JPWO2019216017A1 - Image display device, projection optical system, and image display system - Google Patents
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Abstract
本技術の一形態に係る画像表示装置は、光源と、画像生成部Pと、投射光学系15とを 具備する。前記画像生成部は、前記光源から出射される光を変調して画像光を生成する。前記投射光学系は、レンズ系L1と、凹面反射面Mr3とを有する。前記レンズ系は、前記生成された画像光が入射する位置に基準軸を基準として構成され、全体で正の屈折力を有する。前記凹面反射面は、前記基準軸を基準として構成され、前記レンズ系から出射された前記画像光を被投射物に向けて反射する。また前記凹面反射面は、前記凹面反射面に入射する前記画像光に含まれる少なくとも一部の光線を、前記基準軸に沿った方向と80度以上の角度で交差する方向へ反射する。The image display device according to one embodiment of the present technology includes a light source, an image generation unit P, and a projection optical system 15. The image generation unit modulates the light emitted from the light source to generate image light. The projection optical system has a lens system L1 and a concave reflection surface Mr3. The lens system is configured with reference to a reference axis at a position where the generated image light is incident, and has a positive refractive power as a whole. The concave reflecting surface is configured with reference to the reference axis, and reflects the image light emitted from the lens system toward the object to be projected. Further, the concave reflecting surface reflects at least a part of the light rays contained in the image light incident on the concave reflecting surface in a direction intersecting the direction along the reference axis at an angle of 80 degrees or more.
Description
本技術は、例えばプロジェクタ等の画像表示装置及び投射光学系に関する。 The present technology relates to an image display device such as a projector and a projection optical system, for example.
従来、スクリーン上に投射画像を表示する投射型の画像表示装置として、プロジェクタが広く知られている。最近では、投射空間が小さくても大画面を表示できる超広角のフロント投射型プロジェクタの需要が高まってきている。このプロジェクタを用いれば、スクリーンに対して斜めかつ広角に打ち込むことで、限定された空間において大画面を投射することが可能となる。 Conventionally, a projector is widely known as a projection type image display device that displays a projected image on a screen. Recently, there is an increasing demand for ultra-wide-angle front projection projectors that can display a large screen even if the projection space is small. By using this projector, it is possible to project a large screen in a limited space by hitting the screen diagonally and at a wide angle.
特許文献1に記載の超広角の投射型プロジェクタでは、投射光学系に含まれる一部の光学部品を移動させることで、スクリーン上に投射される投射画像を移動させる画面シフトが可能となっている。この画面シフトを用いることで、画像位置等の微調整が容易に実行可能となっている(特許文献1の明細書段落[0023][0024]等)。 In the ultra-wide-angle projection projector described in
今後とも超広角に対応したプロジェクタは普及していくものと考えられ、高品質な画像表示を実現することが可能な技術が求められている。 It is expected that projectors that support ultra-wide-angle lenses will continue to spread in the future, and there is a demand for technology that can realize high-quality image display.
以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、超広角に対応可能であり、高品質な画像表示を実現可能な画像表示装置、投射光学系、及び画像表示システムを提供することにある。 In view of the above circumstances, an object of the present technology is to provide an image display device, a projection optical system, and an image display system capable of supporting an ultra-wide angle and realizing high-quality image display.
上記目的を達成するため、本技術の一形態に係る画像表示装置は、光源と、画像生成部と、投射光学系とを具備する。
前記画像生成部は、前記光源から出射される光を変調して画像光を生成する。
前記投射光学系は、レンズ系と、凹面反射面とを有する。
前記レンズ系は、前記生成された画像光が入射する位置に基準軸を基準として構成され、全体で正の屈折力を有する。
前記凹面反射面は、前記基準軸を基準として構成され、前記レンズ系から出射された前記画像光を被投射物に向けて反射する。また前記凹面反射面は、前記凹面反射面に入射する前記画像光に含まれる少なくとも一部の光線を、前記基準軸に沿った方向と80度以上の角度で交差する方向へ反射する。In order to achieve the above object, the image display device according to one embodiment of the present technology includes a light source, an image generation unit, and a projection optical system.
The image generation unit modulates the light emitted from the light source to generate image light.
The projection optical system has a lens system and a concave reflection surface.
The lens system is configured with reference to a reference axis at a position where the generated image light is incident, and has a positive refractive power as a whole.
The concave reflecting surface is configured with reference to the reference axis, and reflects the image light emitted from the lens system toward the object to be projected. Further, the concave reflecting surface reflects at least a part of the light rays contained in the image light incident on the concave reflecting surface in a direction intersecting the direction along the reference axis at an angle of 80 degrees or more.
この画像表示装置では、凹面反射面により、画像光の少なくとも一部の光線が、投射光学系を構成する上で基準となる基準軸に沿った方向と80度以上の角度で交差する方向へ反射される。これにより、例えば曲面スクリーン等への画像の投射に対応することが可能となり、高品質な画像表示を実現することが可能となる。 In this image display device, the concave reflecting surface reflects at least a part of the image light in a direction that intersects a direction along a reference axis, which is a reference in forming a projection optical system, at an angle of 80 degrees or more. Will be done. This makes it possible to support the projection of an image on, for example, a curved screen, and it is possible to realize a high-quality image display.
前記画像光は、複数の画素光を含んでもよい。この場合、前記凹面反射面は、前記複数の画素光のうち少なくとも1つの画素光を、前記基準軸に沿った方向と80度以上の角度で交差する方向へ反射してもよい。 The image light may include a plurality of pixel lights. In this case, the concave reflecting surface may reflect at least one pixel light out of the plurality of pixel lights in a direction intersecting the direction along the reference axis at an angle of 80 degrees or more.
前記画像表示装置は、前記凹面反射面により反射された前記画像光に含まれる各光線の進行方向と、前記基準軸に沿った方向とが交差する角度をθ1とし、最も角度θ1が大きくなる光線の角度θ1をθ1maxとすると、
80度≦θ1max≦160度
の関係を満たすように構成されていてもよい。The image display device sets the angle at which the traveling direction of each light ray included in the image light reflected by the concave reflecting surface intersects the direction along the reference axis as θ1, and the light ray having the largest angle θ1. If the angle θ1 of is θ1max,
It may be configured to satisfy the relationship of 80 degrees ≤ θ1 max ≤ 160 degrees.
前記凹面反射面は、回転対称軸が前記基準軸と一致するように構成されてもよい。この場合、前記画像表示装置は、前記基準軸からの光線高さをh、前記光線高さに応じた前記凹面反射面の形状を表す関数Z(h)を光線高さで微分した導関数をZ'(h)、前記画像光を反射する前記基準軸から最も離れた反射点に対応する光線高さをhmax、前記基準軸から光線高さhmaxまでのZ'(h)の平均値をZ'ave.とすると、
1<|Z'(1.0・hmax)−Z'(0.9・hmax)|/|Z'ave.|<20
の関係を満たすように構成されていてもよい。The concave reflecting surface may be configured such that the axis of rotational symmetry coincides with the reference axis. In this case, the image display device obtains a derivative obtained by differentiating the ray height from the reference axis with h and the function Z (h) representing the shape of the concave reflecting surface according to the ray height with the ray height. Z'(h), the ray height corresponding to the reflection point farthest from the reference axis that reflects the image light is hmax, and the average value of Z'(h) from the reference axis to the ray height hmax is Z. 'ave. Then
1 <<Z'(1.0 · hmax) -Z'(0.9 · hmax) | / | Z'ave. | <20
It may be configured to satisfy the relationship of.
前記基準軸は、前記レンズ系に含まれる前記画像生成部に最も近いレンズの光軸を延長した軸であってもよい。 The reference axis may be an axis extending the optical axis of the lens closest to the image generation unit included in the lens system.
前記レンズ系は、前記レンズ系に含まれる1以上の光学部品の各々の光軸が、前記基準軸に一致するように構成されてもよい。 The lens system may be configured such that the optical axis of each of the one or more optical components included in the lens system coincides with the reference axis.
前記凹面反射面は、前記凹面反射面の光軸が、前記基準軸に一致するように構成されてもよい。 The concave reflecting surface may be configured such that the optical axis of the concave reflecting surface coincides with the reference axis.
前記凹面反射面は、回転対称軸を有さない自由曲面であってもよい。 The concave reflecting surface may be a free curved surface having no axis of rotational symmetry.
本技術の一形態に係る投射光学系は、光源から出射される光を変調して生成された画像光を投射する投射光学系であって、前記レンズ系と、前記凹面反射面とを具備する。 The projection optical system according to one embodiment of the present technology is a projection optical system that projects image light generated by modulating light emitted from a light source, and includes the lens system and the concave reflecting surface. ..
本技術の一形態に係る画像表示システムは、被投射物と、1以上の画像表示装置とを具備する。
前記1以上の画像表示装置は、各々が、前記光源と、前記画像生成部と、前記投射光学系とを有する。An image display system according to an embodiment of the present technology includes an object to be projected and one or more image display devices.
Each of the one or more image display devices has the light source, the image generation unit, and the projection optical system.
前記画像生成部は、前記画像光を出射する画像変調素子を有してもよい。この場合、前記画像変調素子は、各々が画素光を出射する複数の画素を有し、前記複数の画素から出射される複数の画素光を含む前記画像光を出射してもよい。
また画像表示システムは、前記画像変調素子の前記基準軸に最も近い画素から出射される画素光の前記被投射物までの光路長をLp1、前記基準軸に最も近い画素から前記画像変調素子の中央の画素を結ぶ直線上に位置し前記基準軸から最も遠い画素から出射される画素光の前記被投射物までの光路長をLp2とすると、
0.005<Lp1/Lp2<0.5
の関係を満たすように構成されていてもよい。The image generation unit may have an image modulation element that emits the image light. In this case, the image modulation element may have a plurality of pixels, each of which emits pixel light, and may emit the image light including a plurality of pixel lights emitted from the plurality of pixels.
Further, in the image display system, the optical path length of the pixel light emitted from the pixel closest to the reference axis of the image modulation element to the object to be projected is Lp1, and the pixel closest to the reference axis is the center of the image modulation element. Let Lp2 be the optical path length of the pixel light emitted from the pixel farthest from the reference axis to the object to be projected, which is located on the straight line connecting the pixels.
0.005 <Lp1 / Lp2 <0.5
It may be configured to satisfy the relationship of.
前記画像表示システムは、前記画像光に含まれる光線のうち、前記被投射物までの光路長が最も短い光線の光路長をLn、最も光路長が長い光線の光路長をLfとすると、
0.005<Ln/Lf<0.5
の関係を満たすように構成されていてもよい。In the image display system, among the light rays included in the image light, the optical path length of the light ray having the shortest optical path length to the object to be projected is Ln, and the optical path length of the light ray having the longest optical path length is Lf.
0.005 <Ln / Lf <0.5
It may be configured to satisfy the relationship of.
前記被投射物は、曲面スクリーンであってもよい。この場合、前記1以上の画像表示装置は、前記曲面スクリーンの形状に対応した位置に前記凹面反射面が配置されるようにそれぞれ設置されてもよい。 The projectile may be a curved screen. In this case, the one or more image display devices may be installed so that the concave reflecting surface is arranged at a position corresponding to the shape of the curved screen.
前記1以上の画像表示装置は、第1の画像を前記曲面スクリーンに投射する第1の画像表示装置と、第2の画像を前記曲面スクリーンに投射する第2の画像表示装置とを含んでもよい。この場合、前記第1の画像表示装置及び前記第2の画像表示装置は、前記第1の画像及び前記第2の画像が互いに重複するように前記第1の画像及び前記第2の画像をそれぞれ投射してもよい。 The one or more image display devices may include a first image display device that projects a first image onto the curved screen, and a second image display device that projects a second image onto the curved screen. .. In this case, the first image display device and the second image display device display the first image and the second image, respectively, so that the first image and the second image overlap each other. It may be projected.
前記第1の画像表示装置及び前記第2の画像表示装置は、前記第1の画像及び前記第2の画像が互いに重複する領域以外の領域を構成する画像光が、互いに交差しないように前記第1の画像及び前記第2の画像をそれぞれ投射してもよい。 The first image display device and the second image display device are such that the image lights forming a region other than the region where the first image and the second image overlap each other do not intersect with each other. The first image and the second image may be projected, respectively.
前記画像生成部は、矩形状の画像を構成する前記画像光を生成してもよい。この場合、前記第1の画像表示装置及び前記第2の画像表示装置は、前記第1の画像及び前記第2の画像の長辺方向に沿って前記第1の画像及び前記第2の画像が互いに重複するように、前記第1の画像及び前記第2の画像をそれぞれ投射してもよい。 The image generation unit may generate the image light that constitutes a rectangular image. In this case, the first image display device and the second image display device have the first image and the second image along the long side direction of the first image and the second image. The first image and the second image may be projected so as to overlap each other.
前記画像生成部は、矩形状の画像を構成する前記画像光を生成してもよい。この場合、前記第1の画像表示装置及び前記第2の画像表示装置は、前記第1の画像及び前記第2の画像の短辺方向に沿って前記第1の画像及び前記第2の画像が互いに重複するように、前記第1の画像及び前記第2の画像をそれぞれ投射してもよい。 The image generation unit may generate the image light that constitutes a rectangular image. In this case, the first image display device and the second image display device have the first image and the second image along the short side direction of the first image and the second image. The first image and the second image may be projected so as to overlap each other.
前記被投射物は、ドーム形状を有するスクリーンであってもよい。 The projectile may be a screen having a dome shape.
前記1以上の画像表示装置は、3以上の画像表示装置を含んでもよい。 The one or more image display devices may include three or more image display devices.
以上のように、本技術によれば、超広角に対応可能であり、高品質な画像表示を実現することが可能となる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。 As described above, according to the present technology, it is possible to support an ultra-wide angle and realize a high-quality image display. The effects described here are not necessarily limited, and may be any of the effects described in the present disclosure.
以下、本技術に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments relating to the present technology will be described with reference to the drawings.
[投射型の画像表示装置の概要]
投射型の画像表示装置の概要について、液晶プロジェクタを例に挙げて簡単に説明する。液晶プロジェクタは、光源から照射される光を空間的に変調することで、映像信号に応じた光学像(画像光)を形成する。光の変調には、画像変調素子である液晶表示素子等が用いられる。例えばRGBのそれぞれに対応するパネル状の液晶表示素子(液晶パネル)を備えた、三板式の液晶プロジェクタが用いられる。[Overview of projection type image display device]
The outline of the projection type image display device will be briefly described by taking a liquid crystal projector as an example. The liquid crystal projector spatially modulates the light emitted from the light source to form an optical image (image light) corresponding to the video signal. A liquid crystal display element or the like, which is an image modulation element, is used for light modulation. For example, a three-panel liquid crystal projector equipped with a panel-shaped liquid crystal display element (liquid crystal panel) corresponding to each of RGB is used.
光学像は、投射光学系により拡大投影され、スクリーン上に表示される。ここでは投射光学系が、例えば半画角が70°近辺となる超広角に対応しているものとして説明を行う。もちろんこの角度に限定される訳ではない。 The optical image is magnified and projected by the projection optical system and displayed on the screen. Here, it is assumed that the projection optical system corresponds to, for example, an ultra-wide angle in which the half angle of view is in the vicinity of 70 °. Of course, it is not limited to this angle.
超広角に対応する液晶プロジェクタでは、小さい投射空間であっても大画面を表示することが可能である。すなわち液晶プロジェクタとスクリーンとの距離が短い場合でも、拡大投影が可能である。これにより以下のような利点が発揮される。 A liquid crystal projector that supports an ultra-wide angle can display a large screen even in a small projection space. That is, magnified projection is possible even when the distance between the liquid crystal projector and the screen is short. As a result, the following advantages are exhibited.
液晶プロジェクタをスクリーンに近接して配置することができるので、液晶プロジェクタからの光が人間の目に直接入る可能性を十分に抑制することが可能であり、高い安全性が発揮される。
画面(スクリーン)に人間等の影が映らないため、効率的なプレゼンテーションが可能である。
設置場所の選択の自由度が高く、狭い設置空間や障害物が多い天井等にも、簡単に設置可能である。
壁に設置して使用することで、天井に設置する場合と比べてケーブルの引き回し等のメンテナンスが容易である。
例えば打ち合わせスペース、教室、及び会議室等のセッティングの自由度を増やすことが可能である。Since the liquid crystal projector can be arranged close to the screen, it is possible to sufficiently suppress the possibility that the light from the liquid crystal projector directly enters the human eye, and high safety is exhibited.
Efficient presentations are possible because shadows of humans and the like do not appear on the screen.
It has a high degree of freedom in selecting the installation location, and can be easily installed even in a narrow installation space or a ceiling with many obstacles.
By installing it on the wall, maintenance such as cable routing is easier than when installing it on the ceiling.
For example, it is possible to increase the degree of freedom in setting the meeting space, classroom, conference room, and the like.
図1は、超広角対応の液晶プロジェクタの他の利点を説明するための概略図である。図1に示すように、テーブル上に超広角対応の液晶プロジェクタ1を設置することで、同じテーブル上に、拡大された画像2を投影することが可能となる。このような使い方も可能であり、空間を効率的に利用することができる。 FIG. 1 is a schematic diagram for explaining other advantages of an ultra-wide-angle compatible liquid crystal projector. As shown in FIG. 1, by installing the ultra-wide-angle compatible
最近では、学校や職場等での電子黒板(Interactive White Board)等の普及に伴い、超広角対応の液晶プロジェクタの需要が高まっている。またデジタルサイネージ(電子広告)等の分野でも同様の液晶プロジェクタが使われている。なお電子黒板としては、例えばLCD(Liquid Crystal Display)やPDP(Plasma Display Panel)といった技術を用いることも可能である。これらと比較して、超広角対応の液晶プロジェクタを用いることで、コストを抑えて大画面を提供することが可能となる。なお超広角対応の液晶プロジェクタは、短焦点プロジェクタや超短焦点プロジェクタ等とも呼ばれる。 Recently, with the spread of electronic blackboards (Interactive White Boards) in schools and workplaces, the demand for ultra-wide-angle LCD projectors is increasing. Similar liquid crystal projectors are also used in fields such as digital signage (electronic advertising). As the electronic blackboard, for example, technologies such as LCD (Liquid Crystal Display) and PDP (Plasma Display Panel) can be used. Compared to these, by using an ultra-wide-angle compatible liquid crystal projector, it is possible to reduce costs and provide a large screen. An ultra-wide-angle LCD projector is also called a short-focus projector or an ultra-short throw projector.
図2は、投射型の画像表示装置の構成例を示す概略図である。画像表示装置20は、光源5、照明光学系10、及び投射光学系15を含む。 FIG. 2 is a schematic view showing a configuration example of a projection type image display device. The
光源5は、照明光学系10に対して光束を発するように配置される。光源5としては、例えば高圧水銀ランプ等が使用される。その他、LED(Light Emitting Diode)やLD(Laser Diode)等の固体光源が用いられてもよい。 The
照明光学系10は、光源5から発せられた光束を、1次像面となる画像変調素子(液晶パネルP)の面上に均一照射するようになっている。照明光学系10では、光源5からの光束が、2つのフライアイレンズFLと、偏光変換素子PSと、集光レンズLとを順に通り、偏光の揃った均一な光束に変換される。 The illumination
集光レンズLを通った光束は、特定の波長帯域の光だけを反射するダイクロイック・ミラーDMによって、RGBの各色成分光にそれぞれ分離される。RGBの各色成分光は、全反射ミラーMやレンズL等を介して、RGBの各色に対応して設けられた液晶パネルP(画像変調素子)に入射される。そして、各液晶パネルPにより、映像信号に応じた光変調が行われる。光変調された各色成分光がダイクロイック・プリズムPPによって合成され、画像光が生成される。そして生成された画像光が投射光学系15に向けて出射される。 The luminous flux that has passed through the condenser lens L is separated into RGB color component light by a dichroic mirror DM that reflects only light in a specific wavelength band. Each color component light of RGB is incident on a liquid crystal panel P (image modulation element) provided corresponding to each color of RGB through a total reflection mirror M, a lens L, or the like. Then, each liquid crystal panel P performs optical modulation according to the video signal. The light-modulated color component lights are combined by the dichroic prism PP to generate image light. Then, the generated image light is emitted toward the projection
照明光学系10を構成する光学部品等は限定されず、上で述べた光学部品とは異なる光学部品が用いられてもよい。例えば画像変調素子として、透過型の液晶パネルPに代えて、反射型の液晶パネルやデジタルマイクロミラーデバイス(DMD)等が用いられてもよい。また例えば、ダイクロイック・プリズムPPに代えて、偏光ビームスプリッタ(PBS)、RGB各色の映像信号を合成する色合成プリズム、又はTIR(Total Internal Reflection)プリズム等が用いられてもよい。本実施形態において、照明光学系10は、画像生成部に相当する。 The optical components and the like constituting the illumination
投射光学系15は、照明光学系10から出射された画像光を調節し、2次像面となるスクリーン上への拡大投影を行う。すなわち、投射光学系15により、1次像面(液晶パネルP)の画像情報が調節され、2次像面(スクリーン)に拡大投影される。 The projection
<第1の実施形態>
[画像表示システム]
図3及び図4は、本技術の第1の実施形態に係る画像表示システムの構成例を示す模式図である。図3は、画像表示システム100を上方から見た図である。図4は、画像表示システム100を、右前側の上方から斜めに見た図である。<First Embodiment>
[Image display system]
3 and 4 are schematic views showing a configuration example of an image display system according to the first embodiment of the present technology. FIG. 3 is a view of the
画像表示システム100は、曲面スクリーン30と、2台の画像表示装置20とを有する。曲面スクリーン30は、全体形状が曲面形状となるスクリーン、及び少なくとも一部の形状が曲面形状となるスクリーンの両方を含む。 The
図3及び図4に示すように、本実施形態では、上方から見て、略円弧形状を有する曲面スクリーン30が用いられる。曲面スクリーン30は、上下方向に沿って立てられ、左右方向に延在するように設置される。曲面スクリーン30の左右の端部31a及び31bは、前方側に折り曲げられ、前後方向において略等しい位置に配置される。曲面スクリーン30の左右方向における略中央部分は、最も後方側に位置し、上方から見た略円弧形状の頂点に対応する部分となる。 As shown in FIGS. 3 and 4, in this embodiment, a
曲面スクリーン30の形状を、上下方向に沿って立てられた円柱の内面の一部に略等しい形状であると表現することも可能である。また微小な平面領域を互いに角度を変化させながら連結することで、曲面スクリーン30が構成されてもよい。 It is also possible to express that the shape of the
曲面スクリーン30の材質、サイズ、曲率半径等の具体的な構成は限定されず、任意に設計されてよい。また上方から見て円弧形状となる基体部の内面に、可撓性のスクリーン部材が接着されることで、曲面スクリーン30が実現されてもよい。本実施形態において、曲面スクリーン30は、被投射物に相当する。 The specific configuration of the
2台の画像表示装置20は、第1の画像表示装置20aと、第2の画像表示装置20bとからなる。第1の画像表示装置20aは、曲面スクリーン30の左端部31aの上下方向における略中央部分に、後方に向けて画像を投射可能に設置される。第1の画像表示装置20aは、略円弧状に曲げられた曲面スクリーン30の左側の領域に画像(以下、第1の画像と記載する)21aを投射する。 The two
第2の画像表示装置20bは、曲面スクリーン30の右端部31bの上下方向における略中央部分に、後方に向けて画像を投射可能に設置される。第2の画像表示装置20bは、略円弧状に曲げられた曲面スクリーン30の右側の領域に画像(以下、第2の画像と記載する)21bを投射する。なお、第1及び第2の画像表示装置20a及び20bを保持する保持機構(図示を省略)は、任意に設計されてよい。 The second
図3及び図4に示すように、第1及び第2の画像表示装置20a及び20bは、第1及び第2の画像21a及び21bが互いに重複するように、第1及び第2の画像21a及び21bをそれぞれ投射する。 As shown in FIGS. 3 and 4, the first and second
本実施形態では、第1及び第2の画像表示装置20a及び20b内に備えられる画像変調素子(液晶パネルP)は、長辺方向及び短辺方向を有する矩形状からなる。そして液晶パネルPにより、矩形状の画像を構成する画像光が生成される。 In the present embodiment, the image modulation element (liquid crystal panel P) provided in the first and second
第1及び第2の画像21a及び21bは、互いに等しい矩形状の画像としてそれぞれ投射される。そして第1及び第2の画像21a及び21bの長辺方向(左右方向)に沿って、互いに重複するよう、第1及び第2の画像21a及び21bがそれぞれ投射される。従って、曲面スクリーン30の略中央部分に、第1及び第2の画像21a及び21bが互いに重複する重複領域22が生成される。 The first and
本実施形態では、第1及び第2の画像21a及び21bが重複する重複領域22にて、スティッチング処理が実行される。これにより、第1及び第2の画像21a及び21bが接続され、1枚の画像として合成される。この結果、曲面スクリーン30の左右方向に沿った略全体領域にて、サイズの大きい1枚の画像が表示される。スティッチング処理の具体的なアルゴリズム等は限定されず、任意のスティッチング技術が用いられてよい。 In the present embodiment, the stitching process is executed in the overlapping
図3では、第1の画像表示装置20aから投射される第1の画像21a構成する第1の画像光23aと、第1の画像光23aに含まれる画素光Ca1、Ca2、Ca3とが模式的に図示されている。 In FIG. 3, the
また図3では、第2の画像表示装置20bから投射される第2の画像21b構成する第1の画像光23bと、第2の画像光23bに含まれる画素光Cb1、Cb2、Cb3とが模式的に図示されている。 Further, in FIG. 3, the
なお画素光とは、投射される画像に含まれる複数の画素の各々を構成するための光である。典型的には、画像光を生成して出射する画像変調素子(液晶パネルP)に含まれる複数の画素の各々から出射される光が、画素光となる。従って画像光は、複数の画素光を含む。 The pixel light is light for forming each of a plurality of pixels included in the projected image. Typically, the light emitted from each of the plurality of pixels included in the image modulation element (liquid crystal panel P) that generates and emits image light becomes the pixel light. Therefore, the image light includes a plurality of pixel lights.
図3に示す画素光Ca1は、第1の画像21aの左端部の画素を構成するための画素光である。従って画素光Ca1は、第1の画像光23aの左端部の光線に相当する。画素光Ca2は、第1の画像21aの右端部の画素を構成するための画素光である。従って画素光Ca2は、第1の画像光23aの右端部の光線に相当する。 The pixel light Ca1 shown in FIG. 3 is pixel light for forming the pixels at the left end of the
画素光Ca3は、第1及び第2の画像21a及び21bが重複する重複領域22の左端部の画素を構成するための画素光である。従って第1の画像光23aに含まれる光線のうち、画素光Ca3からCa2までの光線は、重複領域22を構成する画像光となる。一方、第1の画像光23aに含まれる光線のうち、画素光Ca1からCa3までの光線は、重複領域22以外の領域を構成する画像光となる。 The pixel light Ca3 is pixel light for forming the pixel at the left end of the overlapping
図3に示す画素光Cb1は、第2の画像21bの右端部の画素を構成するための画素光である。従って画素光Cb1は、第2の画像光23bの右端部の光線に相当する。画素光Cb2は、第2の画像21bの左端部の画素を構成するための画素光である。従って画素光Cb2は、第1の画像光23aの左端部の光線に相当する。 The pixel light Cb1 shown in FIG. 3 is pixel light for forming the pixel at the right end of the
画素光Ca3は、重複領域22の右端部の画素を構成するための画素光である。従って第2の画像光23bに含まれる光線のうち、画素光Cb3からCb2までの光線は、重複領域22を構成する画像光となる。一方、第2の画像光23bに含まれる光線のうち、画素光Cb1からCb3までの光線は、重複領域22以外の領域を構成する画像光となる。 The pixel light Ca3 is pixel light for forming the pixel at the right end of the overlapping
図3に示すように、本実施形態では、第1及び第2の画像表示装置20a及び20bは、第1及び第2の画像21a及び21bが互いに重複する重複領域22以外の領域を構成する画像光が、互いに交差しないように、第1及び第2の画像21a及び21bをそれぞれ投射する。 As shown in FIG. 3, in the present embodiment, the first and second
これにより、曲面スクリーン30の略中央部分に生成される重複領域22に近い位置に立つユーザ3の影が発生することを十分に抑制することが可能となる。この結果、ユーザ3は、円弧形状に折り曲げられた曲面スクリーン30の内側の領域(例えば重複領域22に近い位置)から、1枚に合成された第1及び第2の画像21a及び21bを視聴することが可能となる。これにより、非常に高いコンテンツへの没入感を実現することが可能となり、優れた視覚効果をユーザ3に提供することが可能となる。 As a result, it is possible to sufficiently suppress the shadow of the
第1及び第2の画像21a及び21bが重複する方向は限定されない。例えば第1及び第2の画像21a及び21bの短辺方向に沿って、互いに重複するよう、第1及び第2の画像21a及び21bがそれぞれ投射されてもよい。例えば図3及び図4に示す構成例において、左右方向を短辺方向とする矩形状の第1及び第2の画像21a及び21bが投射される。そして第1及び第2の画像21a及び21bの短辺方向に沿って、第1及び第2の画像21a及び21bが重複するように、第1及び第2の画像21a及び21bが投射されてもよい。 The direction in which the first and
曲面スクリーン30の形状によっては、矩形状の画像を構成する画像光を投射した場合に、矩形状とは異なる形状にて、画像が表示される場合もあり得る。この場合、例えば液晶パネルPの長辺方向及び短辺方向に応じた方向を、画像の長辺方向及び短辺方向として、規定することが可能である。そして長辺方向又は短辺方向に沿って、複数の画像を重複させることが可能である。本開示では、液晶パネルPの長辺方向及び短辺方向を、画像光の長辺方向及び短辺方向と表現する場合もあり得る。 Depending on the shape of the
第1及び第2の画像表示装置20a及び20b、及び曲面スクリーン30の詳細な構成例について説明する。本実施形態では、第1及び第2の画像表示装置20a及び20bとして、互いに略等しい構成を有する画像表示装置が用いられる。以下、第1及び第2の画像表示装置20a及び20bの投射光学系15と、曲面スクリーン30とについて説明する。 A detailed configuration example of the first and second
図5及び図6は、本実施形態に係る投射光学系15の概略構成例を示す光路図である。なお図6では、1つの投射光学系15と、曲面スクリーンSの画像が投射される部分とが図示されている。図6の構成を互いに対称となるように2つ組み合わせることで、図3及び図4に示す、曲面スクリーン30と、第1及び第2の画像表示装置20a及び20bとを有する画像表示システム100を実現することが可能である。 5 and 6 are optical path diagrams showing a schematic configuration example of the projection
また図5及び図6では、照明光学系10の液晶パネルP及びダイクロイック・プリズムPPが模式的に図示されている。以下、ダイクロイック・プリズムPPから投射光学系15に出射される画像光の出射方向をZ方向とする。また1次像面(液晶パネルP)の横方向をX方向とし、縦方向をY方向とする。当該X及びY方向は、画像光により構成される画像の横方向及び縦方向に対応する方向となる。 Further, in FIGS. 5 and 6, the liquid crystal panel P and the dichroic prism PP of the illumination
投射光学系15は、第1の光学系L1と、第2の光学系L2とをを含む。第1の光学系L1は、照明光学系10により生成された画像光が入射する位置に構成され、全体で正の屈折力を有する。また第1の光学系L1は、Z方向に延在する基準軸(以下、この基準軸を光軸Oと記載する)を基準として構成される。 The projection
図5に示すように、本実施形態では、第1の光学系L1は、第1の光学系L1に含まれる1以上の光学部品の各々の光軸が、基準軸である光軸Oと略一致するように構成される。なお光学部品の光軸は、典型的には、光学部品のレンズ面や反射面等の光学面の中央を通る軸である。例えば光学部品の光学面が回転対称軸を有する場合には、その回転対称軸が光軸に相当する。 As shown in FIG. 5, in the present embodiment, in the first optical system L1, each optical axis of one or more optical components included in the first optical system L1 is abbreviated as an optical axis O which is a reference axis. Configured to match. The optical axis of the optical component is typically an axis that passes through the center of the optical surface such as the lens surface or the reflective surface of the optical component. For example, when the optical surface of an optical component has a rotation symmetry axis, the rotation symmetry axis corresponds to the optical axis.
本実施形態では、光軸Oは、第1の光学系L1に含まれる照明光学系10に最も近いレンズL11の光軸(回転対称軸)を延長した軸である。すなわちレンズL11の光軸を延長した軸上に、他の光学部品が配置される。なお画像光は、光軸Oから垂直方向(Y方向)にオフセットされた位置から、光軸Oに沿って出射される。本実施形態において、第1の光学系L1は、レンズ系に相当する。また光軸Oに沿った方向を、第1の光学系L1の光路進行方向ということも可能である。 In the present embodiment, the optical axis O is an extension of the optical axis (rotational symmetry axis) of the lens L11 closest to the illumination
図5に示すように、第1の光学系L1は、第1の反射面Mr1及び第2の反射面Mr2を有する。第1及び第2の反射面Mr1及びMr2は、凹面反射面である。第1の反射面Mr1は、回転対称軸が光軸Oに一致するように構成された回転対称球面である。 As shown in FIG. 5, the first optical system L1 has a first reflecting surface Mr1 and a second reflecting surface Mr2. The first and second reflecting surfaces Mr1 and Mr2 are concave reflecting surfaces. The first reflecting surface Mr1 is a rotationally symmetric spherical surface configured so that the axis of rotational symmetry coincides with the optical axis O.
第2の反射面Mr2は、回転対称軸が光軸Oに一致するように構成された回転対称非球面であり、画像光が入射する領域である有効領域を反射可能な部分のみで構成されている。すなわち回転対称非球面の全体を配置するのではなく、回転対称非球面の必要な部分のみが配置されている。これにより装置の小型化を実現することが可能となる。 The second reflecting surface Mr2 is a rotationally symmetric aspherical surface configured so that the axis of rotational symmetry coincides with the optical axis O, and is composed of only a portion capable of reflecting an effective region which is a region where image light is incident. There is. That is, instead of arranging the entire rotationally symmetric aspherical surface, only the necessary parts of the rotationally symmetric aspherical surface are arranged. This makes it possible to reduce the size of the device.
第2の光学系L2は、凹面反射面Mr3により構成される。凹面反射面Mr3は、基準軸である光軸Oを基準として構成され、第1の光学系L1から出射された画像光を曲面スクリーンS(曲面スクリーン30)に向けて反射する。 The second optical system L2 is composed of a concave reflecting surface Mr3. The concave reflecting surface Mr3 is configured with reference to the optical axis O, which is a reference axis, and reflects the image light emitted from the first optical system L1 toward the curved screen S (curved screen 30).
凹面反射面Mr3は、回転対称軸(光軸)が光軸Oに一致するように構成された回転対称非球面であり、画像光が入射する領域である有効領域を反射可能な部分のみで構成されている。すなわち回転対称非球面の全体を配置するのではなく、回転対称非球面の必要な部分のみが配置されている。これにより装置の小型化を実現することが可能となる。 The concave reflecting surface Mr3 is a rotationally symmetric aspherical surface configured so that the rotational symmetry axis (optical axis) coincides with the optical axis O, and the effective region, which is the region where the image light is incident, is composed of only the reflective portion. Has been done. That is, instead of arranging the entire rotationally symmetric aspherical surface, only the necessary parts of the rotationally symmetric aspherical surface are arranged. This makes it possible to reduce the size of the device.
図5に示すように、本実施形態では、共通の光軸O上に、第1の光学系L1及び第2の光学系L2(凹面反射面Mr3)が構成される。すなわち照明光学系10に最も近いレンズL11の光軸(回転対称軸)を延長した軸が、各々の光軸(回転対称軸)と略一致するように、第1及び第2の光学系L1及びL2が構成される。これによりY方向におけるサイズを小さくすることが可能となり、装置の小型化を図ることが可能となる。 As shown in FIG. 5, in the present embodiment, the first optical system L1 and the second optical system L2 (concave reflection surface Mr3) are configured on the common optical axis O. That is, the first and second optical systems L1 and so that the axis extending the optical axis (rotational symmetry axis) of the lens L11 closest to the illumination
図5及び図6を参照して、画像光の光路について説明する。図5では、ダイクロイック・プリズムPPから投射光学系15に出射される画像光のうち、4つの画素光C1、C2、C3、C4の光路が図示されている。図6では、3つの画素光C1、C2、C3の光路が図示されている。 The optical path of the image light will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG. 5 shows the optical paths of four pixel lights C1, C2, C3, and C4 among the image lights emitted from the dichroic prism PP to the projection
後に、図8を参照して説明するが、画素光C1は、液晶パネルPの中央の画素から出射される画素光に相当する。画素光C2は、液晶パネルPの中央の最も光軸Oに近い画素から出射される画素光に相当する。液晶パネルPの中央の最も光軸Oから遠い画素から出射される画素光に相当する。画素光C4は、液晶パネルPの右上端の画素から出射される画素光に相当する。 As will be described later with reference to FIG. 8, the pixel light C1 corresponds to the pixel light emitted from the central pixel of the liquid crystal panel P. The pixel light C2 corresponds to the pixel light emitted from the pixel closest to the optical axis O in the center of the liquid crystal panel P. It corresponds to the pixel light emitted from the pixel farthest from the optical axis O in the center of the liquid crystal panel P. The pixel light C4 corresponds to the pixel light emitted from the pixel at the upper right end of the liquid crystal panel P.
すなわち本実施形態では、画素光C2は、液晶パネルPの光軸Oに最も近い画素から出射される画素光に相当する。また画素光C3は、光軸Oに最も近い画素から液晶パネルPの中央の画素を結ぶ直線上に位置し光軸Oから最も遠い画素から出射される画素光に相当する。 That is, in the present embodiment, the pixel light C2 corresponds to the pixel light emitted from the pixel closest to the optical axis O of the liquid crystal panel P. Further, the pixel light C3 is located on a straight line connecting the pixel closest to the optical axis O to the central pixel of the liquid crystal panel P, and corresponds to the pixel light emitted from the pixel farthest from the optical axis O.
光軸Oから垂直方向にオフセットした位置から、光軸Oに沿って投射光学系15に出射された画像光は、光軸Oと交差して進み、第1の反射面Mr1に入射する。第1の反射面Mr1に入射した画像光は、第1の反射面Mr1により折り返され再び光軸Oと交差して進み、第2の反射面Mr2に入射する。 The image light emitted from the position vertically offset from the optical axis O to the projection
第2の反射面Mr2に入射した画像光は、第2の反射面Mr2により折り返されて、第1の光学系L1から出射される。画像光は、再び光軸Oと交差するように、凹面反射面Mr3に向けて出射される。第1の光学系L1から出射された画像光は、第2の光学系L2である凹面反射面Mr3により反射され、再び光軸Oと交差して、曲面スクリーンSに向けて投射される。 The image light incident on the second reflecting surface Mr2 is folded back by the second reflecting surface Mr2 and emitted from the first optical system L1. The image light is emitted toward the concave reflecting surface Mr3 so as to intersect the optical axis O again. The image light emitted from the first optical system L1 is reflected by the concave reflecting surface Mr3 which is the second optical system L2, intersects the optical axis O again, and is projected toward the curved screen S.
このように本実施形態では、光軸Oと交差するように、画像光の光路が構成される。これにより、凹面反射面Mr3までの画像光の光路を、光軸Oの近傍で構成することが可能となる。この結果、Y方向における装置のサイズを小さくすることが可能となり、装置の小型化を図ることが可能となる。 As described above, in the present embodiment, the optical path of the image light is configured so as to intersect the optical axis O. As a result, the optical path of the image light up to the concave reflection surface Mr3 can be configured in the vicinity of the optical axis O. As a result, the size of the device in the Y direction can be reduced, and the device can be miniaturized.
また第1及び第2の反射面Mr1及びMr2の各々により、画像光が折り返して反射される。これにより画像光の光路長を十分に確保することが可能となる。この結果、X方向における装置のサイズを小さくすることが可能となり、装置の小型化を図ることが可能となる。 Further, the image light is folded back and reflected by each of the first and second reflecting surfaces Mr1 and Mr2. This makes it possible to secure a sufficient optical path length of the image light. As a result, the size of the device in the X direction can be reduced, and the device can be miniaturized.
図5及び図6に示すように、本実施形態では、凹面反射面Mr3により、凹面反射面Mr3に入射する画像光に含まれる少なくとも一部の光線が、基準軸である光軸Oに沿った方向と80度以上の角度で交差する方向へ反射される。 As shown in FIGS. 5 and 6, in the present embodiment, due to the concave reflecting surface Mr3, at least a part of the light rays included in the image light incident on the concave reflecting surface Mr3 is along the optical axis O which is the reference axis. It is reflected in the direction that intersects the direction at an angle of 80 degrees or more.
凹面反射面Mr3により反射された画像光に含まれる光線の進行方向と、光軸Oに沿った方向との交差角度は、以下のように規定する。まず光軸Oに沿って延在する直線と、凹面反射面Mr3により反射された光線の進行方向に沿って延在する直線との交差点を算出する。その交差点から液晶パネルP側に延在する直線を、交差点を基準として、光線の進行方向側に回転させる。その際に、交差点から液晶パネルP側に延在する直線が光線の進行方向に沿って延在する直線に一致するまでの回転角度を、凹面反射面Mr3により反射された画像光に含まれる光線の進行方向と、光軸Oに沿った方向との交差角度として規定する。 The crossing angle between the traveling direction of the light rays included in the image light reflected by the concave reflecting surface Mr3 and the direction along the optical axis O is defined as follows. First, the intersection of the straight line extending along the optical axis O and the straight line extending along the traveling direction of the light ray reflected by the concave reflecting surface Mr3 is calculated. A straight line extending from the intersection to the liquid crystal panel P side is rotated in the traveling direction side of the light beam with the intersection as a reference. At that time, the rotation angle until the straight line extending from the intersection to the liquid crystal panel P side coincides with the straight line extending along the traveling direction of the light ray is the light ray included in the image light reflected by the concave reflecting surface Mr3. Is defined as the angle of intersection between the traveling direction of the light beam and the direction along the optical axis O.
本実施形態では、凹面反射面Mr3により反射された画像光に含まれる少なくとも一部の光線の、上記で規定した交差角度が80度以上となるように、凹面反射面Mr3が設計されている。 In the present embodiment, the concave reflecting surface Mr3 is designed so that the crossing angle of at least a part of the light rays contained in the image light reflected by the concave reflecting surface Mr3 is 80 degrees or more as defined above.
図5に示す例では、画像光に含まれる画素光C4が、光軸Oに沿った方向と、80度以上の角度で交差する方向へ反射される。図5に示すように、凹面反射面Mr3により反射された画素光C4の進行方向と、光軸Oに沿った方向との交差角度は、角度R1となる。この角度R1は、87.4度となっている。 In the example shown in FIG. 5, the pixel light C4 included in the image light is reflected in a direction that intersects the direction along the optical axis O at an angle of 80 degrees or more. As shown in FIG. 5, the crossing angle between the traveling direction of the pixel light C4 reflected by the concave reflecting surface Mr3 and the direction along the optical axis O is an angle R1. This angle R1 is 87.4 degrees.
なおこの角度R1が、最大の交差角度となっている。すなわち画素光C4は、最も交差角度が大きくなる光線である。他の光線は、光軸Oに沿った方向に対して、角度R1(87.4度)よりも小さい角度で交差する方向に反射されている。 This angle R1 is the maximum crossing angle. That is, the pixel light C4 is a light ray having the largest crossing angle. The other light rays are reflected in a direction that intersects the direction along the optical axis O at an angle smaller than the angle R1 (87.4 degrees).
ここでは、画像光に含まれる光線として画素光を例に挙げた。これに限定されず、画素光に含まれるさらに一部の光線等の、少なくとも一部の光線が、光軸Oに沿った方向と80度以上の角度で交差する方向へ反射されればよい。 Here, pixel light is taken as an example of light rays included in the image light. Not limited to this, at least a part of the light rays such as a part of the light rays included in the pixel light may be reflected in the direction intersecting the direction along the optical axis O at an angle of 80 degrees or more.
図5及び図6に例示するような投射光学系15を備える画像表示装置20は、曲面スクリーンSの形状に対応した位置に凹面反射面Mr3が配置されるように、設置される。交差角度が大きくなるように、凹面反射面Mr3を設計することで、曲面スクリーンSに対応した高品質な画像表示を実現することが可能となる。この点については、後に詳しく説明する。 The
ここで、本発明者は、曲面スクリーンに対応した画像表示に関する4つの条件(1)〜(4)を見出した。これらの条件を、図5及び図6を参照して説明する。 Here, the present inventor has found four conditions (1) to (4) regarding image display corresponding to a curved screen. These conditions will be described with reference to FIGS. 5 and 6.
(条件1)
凹面反射面Mr3により反射された画像光に含まれる各光線の進行方向と、基準軸である光軸Oに沿った方向とが交差する角度をθ1とする。角度θ1は、上記で規定した交差角度に相当する。
最も角度θ1が大きくなる光線の角度θ1をθ1maxとする。図5に示す例では、画素光C4の交差角度が、θ1maxとなる。
この場合、以下の関係を満たすように、投射光学系15が構成される
(1) 80度≦θ1max≦160度(Condition 1)
Let θ1 be the angle at which the traveling direction of each light ray included in the image light reflected by the concave reflecting surface Mr3 intersects with the direction along the optical axis O, which is the reference axis. The angle θ1 corresponds to the intersection angle defined above.
Let θ1max be the angle θ1 of the light ray having the largest angle θ1. In the example shown in FIG. 5, the intersection angle of the pixel light C4 is θ1max.
In this case, the projection
この条件式(1)は、画像光に含まれる光線の適切な反射角度を規制したものである。θ1maxが、条件式(1)に規定する下限に満たない場合、光線が大きな角度で反射せず、曲面スクリーンSに対応することが難しくなる。θ1maxが、条件式(1)に規定する上限を超えた場合、光線が凹面反射面Mr3自身に干渉してしまう可能性が高くなってしまう。すなわち凹面反射面Mr3により反射された後、再び凹面反射面Mr3の他の部分に入射してしまう可能性が高くなってしまう。 This conditional expression (1) regulates an appropriate reflection angle of light rays contained in image light. When θ1max is less than the lower limit defined in the conditional expression (1), the light rays are not reflected at a large angle, and it becomes difficult to correspond to the curved screen S. When θ1max exceeds the upper limit specified in the conditional expression (1), there is a high possibility that the light beam interferes with the concave reflection surface Mr3 itself. That is, after being reflected by the concave reflecting surface Mr3, there is a high possibility that it will be incident on another portion of the concave reflecting surface Mr3 again.
画素光C4の交差角度は、87.4度であり、条件1を満たしていることが分かる。 The crossing angle of the pixel light C4 is 87.4 degrees, and it can be seen that the
(条件2)
凹面反射面Mr3は、回転対称軸が基準軸である光軸Oと一致するように構成される。
凹面反射面Mr3に入射する光の光軸Oからの光線高さをhとする。
光線高さに応じた凹面反射面Mr3の形状を表す関数Z(h)を光線高さで微分した導関数をZ'(h)(=dZ/dh)とする。従って、導関数Z'(h)は、光線高さhにおける凹面反射面Mr3に接する直線の傾きに相当する。
画像光を反射する光軸Oから最も離れた反射点に対応する光線高さをhmaxとする。
光軸Oから光線高さhmaxまでのZ'(h)の平均値をZ'ave.とする。
この場合、以下の関係を満たすように、投射光学系15が構成される
(2) 1<|Z'(1.0・hmax)−Z'(0.9・hmax)|/|Z'ave.|<20(Condition 2)
The concave reflecting surface Mr3 is configured so that the axis of rotational symmetry coincides with the optical axis O which is the reference axis.
Let h be the height of the light incident on the concave reflecting surface Mr3 from the optical axis O.
Let Z'(h) (= dZ / dh) be a derivative obtained by differentiating the function Z (h) representing the shape of the concave reflecting surface Mr3 according to the ray height by the ray height. Therefore, the derivative Z'(h) corresponds to the slope of a straight line tangent to the concave reflecting surface Mr3 at the ray height h.
Let hmax be the height of the light beam corresponding to the reflection point farthest from the optical axis O that reflects the image light.
The average value of Z'(h) from the optical axis O to the ray height hmax is defined as Z'ave. And.
In this case, the projection
この条件式(2)は、画像光に含まれる光線の適切な反射角度を規制したものである。|Z'(1.0・hmax)−Z'(0.9・hmax)|/|Z'ave.|が、条件式(2)に規定する下限に満たない場合、光線が大きな角度で反射せず、曲面スクリーンSに対応することが難しくなる。|Z'(1.0・hmax)−Z'(0.9・hmax)|/|Z'ave.|が、条件式(2)に規定する上限を超えた場合、光線が凹面反射面Mr3自身に干渉してしまう可能性が高くなってしまう。すなわち凹面反射面Mr3により反射された後、再び凹面反射面Mr3の他の部分に入射してしまう可能性が高くなってしまう。 This conditional expression (2) regulates an appropriate reflection angle of light rays contained in the image light. When | Z'(1.0 · hmax) -Z'(0.9 · hmax) | / | Z'ave. | Does not meet the lower limit specified in the conditional expression (2), the light beam is reflected at a large angle. Without doing so, it becomes difficult to correspond to the curved screen S. When | Z'(1.0 · hmax) -Z'(0.9 · hmax) | / | Z'ave. | Exceeds the upper limit specified in the conditional expression (2), the light beam is the concave reflecting surface Mr3. There is a high possibility that it will interfere with itself. That is, after being reflected by the concave reflecting surface Mr3, there is a high possibility that it will be incident on another portion of the concave reflecting surface Mr3 again.
(条件3)
液晶パネルPの光軸Oに最も近い画素から出射される画素光の曲面スクリーンSまでの光路長をLp1、光軸Oに最も近い画素から液晶パネルPの中央の画素を結ぶ直線上に位置し光軸Oから最も遠い画素から出射される画素光の曲面スクリーンSまでの光路長をLp2とする。本実施形態では、画素光C2の光路長がLp1となり、画素光C3の光路長がLp2となる。
この場合、以下の関係を満たすように、投射光学系15、及び曲面スクリーンSが構成される。
(3) 0.005<Lp1/Lp2<0.5(Condition 3)
The optical path length of the pixel light emitted from the pixel closest to the optical axis O of the liquid crystal panel P to the curved screen S is Lp1, and the pixel closest to the optical axis O is located on a straight line connecting the central pixel of the liquid crystal panel P. Let Lp2 be the optical path length of the pixel light emitted from the pixel farthest from the optical axis O to the curved screen S. In the present embodiment, the optical path length of the pixel light C2 is Lp1, and the optical path length of the pixel light C3 is Lp2.
In this case, the projection
(3) 0.005 <Lp1 / Lp2 <0.5
この条件式(3)は、図3に例示するユーザ3の移動可能な領域を規定する際の条件式に相当する。Lp1/Lp2が、条件式(3)に規定する下限に満たない場合、ユーザ3がスクリーンSの近くに立った場合でも影の発生を抑制することができ、ユーザ3の移動可能な領域を大きくとることができる。その一方、光路長差が大きくなりすぎて、光学性能が低減してしまう可能性が高くなる。Lp1/Lp2が、条件式(3)に規定する上限を超えた場合、ユーザ3がスクリーンSから離れないと、光線がユーザ3と干渉してしまい、ユーザ3の影が発生してしまう。また曲面スクリーンSから投射光学系15を遠ざける必要があり、装置全体が大型化してしまう。 This conditional expression (3) corresponds to the conditional expression for defining the movable area of the
(条件4)
画像光に含まれる光線のうち、曲面スクリーンSまでの光路長が最も短い光線の光路長をLn、最も光路長が長い光線の光路長をLfとする。図6に示す例では、画素光C2の光路長がLnとなり、画素光C3の光路長がLfとなる。
この場合、以下の関係を満たすように、投射光学系15、及び曲面スクリーンSが構成される。
(4) 0.005<Ln/Lf<0.5(Condition 4)
Among the light rays included in the image light, the optical path length of the light ray having the shortest optical path length to the curved screen S is Ln, and the optical path length of the light ray having the longest optical path length is Lf. In the example shown in FIG. 6, the optical path length of the pixel light C2 is Ln, and the optical path length of the pixel light C3 is Lf.
In this case, the projection
(4) 0.005 <Ln / Lf <0.5
この条件式(4)も、条件式(3)と同様に、図3に例示するユーザ3の移動可能な領域を規定する際の条件式に相当する。すなわちLn/Lfが、条件式(4)に規定する下限に満たない場合、ユーザ3がスクリーンSの近くに立った場合でも影の発生を抑制することができ、ユーザ3の移動可能な領域を大きくとることができる。その一方、光路長差が大きくなりすぎて、光学性能が低減してしまう可能性が高くなる。Ln/Lfが、条件式(4)に規定する上限を超えた場合、ユーザ3がスクリーンSから離れないと、光線がユーザ3と干渉してしまい、ユーザ3の影が発生してしまう。また曲面スクリーンSから投射光学系15を遠ざける必要があり、装置全体が大型化してしまう。 Similar to the conditional expression (3), this conditional expression (4) also corresponds to the conditional expression for defining the movable area of the
条件式(1)〜(4)の各々の下限値及び上限値は、上記した値に限定される訳ではない。例えば照明光学系10、投射光学系15、曲面スクリーンS等の構成に応じて、各値を適宜変更することも可能である。例えば上記した範囲内に含まれる任意の値を下限値及び上限値として選択し、改めて最適な範囲として設定されてもよい。 The lower limit value and the upper limit value of each of the conditional expressions (1) to (4) are not limited to the above-mentioned values. For example, each value can be appropriately changed according to the configuration of the illumination
例えば条件式(1)を、以下の範囲に設定すること等が可能である。
85度≦θ1max≦160度
80度≦θ1max≦140度
85度≦θ1max≦140度For example, the conditional expression (1) can be set in the following range.
85 degrees ≤ θ1max ≤ 160 degrees 80 degrees ≤ θ1max ≤ 140 degrees 85 degrees ≤ θ1max ≤ 140 degrees
例えば条件式(2)を、以下の範囲に設定すること等が可能である。
1<|Z'(1.0・hmax)−Z'(0.9・hmax)|/|Z'ave.|<10
2<|Z'(1.0・hmax)−Z'(0.9・hmax)|/|Z'ave.|<10For example, the conditional expression (2) can be set in the following range.
1 <<Z'(1.0 · hmax) -Z'(0.9 · hmax) | / | Z'ave. | <10
2 <<Z'(1.0 · hmax) -Z'(0.9 · hmax) | / | Z'ave. | <10
以上のように構成された投射光学系15について、具体的な数値例を挙げて簡単な説明を行う。 The projection
図7は、画像投影に関するパラメータの一例を示す表である。図8は、図7に示すパラメータを説明するための模式図である。 FIG. 7 is a table showing an example of parameters related to image projection. FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the parameters shown in FIG. 7.
投射光学系15の1次像面側の開口数NAは0.127である。画像変調素子(液晶パネルP)の、横方向及び縦方向の長さ(H×VSp)は8.2mm及び4.6mmである。画像変調素子の中心位置(Chp)は、光軸Oから上方3.7mmの位置である。1次像面側のイメージサークル(imc)は、φ14.6mmである。 The numerical aperture NA of the projection
上記したように、図8に示す液晶パネルPの中央の画素から出射される光が、図5等に示す画素光C1に相当する(同じ符号を付す)。液晶パネルPの中央の最も光軸Oに近い画素から出射される光が、画素光C2に相当する(同じ符号を付す)。液晶パネルPの中央の最も光軸Oから遠い画素から出射される光が、画素光C3に相当する(同じ符号を付す)。 As described above, the light emitted from the central pixel of the liquid crystal panel P shown in FIG. 8 corresponds to the pixel light C1 shown in FIG. 5 and the like (the same reference numerals are given). The light emitted from the pixel closest to the optical axis O in the center of the liquid crystal panel P corresponds to the pixel light C2 (with the same reference numerals). The light emitted from the pixel farthest from the optical axis O in the center of the liquid crystal panel P corresponds to the pixel light C3 (with the same reference numerals).
液晶パネルPの右上端の画素から出射される光が、図5等に示す画素光C4に相当する(同じ符号を付す)。本実施形態では、この画素から出射される画素光C4が、凹面反射面Mr3により、光軸Oに沿った方向と80度以上の角度で交差する方向へ反射される。 The light emitted from the upper right pixel of the liquid crystal panel P corresponds to the pixel light C4 shown in FIG. 5 and the like (the same reference numerals are given). In the present embodiment, the pixel light C4 emitted from the pixel is reflected by the concave reflecting surface Mr3 in a direction that intersects the direction along the optical axis O at an angle of 80 degrees or more.
図9は、画像表示装置のレンズデータ、及び曲面スクリーンのデータである。図9には、1次像面(P)側から2次像面(S)側に向かって配置される1〜24の光学部品(レンズ面)と、曲面スクリーンSについてのデータが示されている。各光学部品(レンズ面)のデータとして、曲率半径(mm)と、芯厚d(mm)と、d線(587.56nm)での屈折率ndと、d線でのアッベ数νdとが記載されている。曲面スクリーンSについては、曲率半径(mm)が記載されている。 FIG. 9 shows the lens data of the image display device and the data of the curved screen. FIG. 9 shows data on 1 to 24 optical components (lens surfaces) arranged from the primary image plane (P) side to the secondary image plane (S) side, and the curved screen S. There is. As the data of each optical component (lens surface), the radius of curvature (mm), the core thickness d (mm), the refractive index nd at the d line (587.56 nm), and the Abbe number νd at the d line are described. Has been done. For the curved screen S, the radius of curvature (mm) is described.
なお、非球面を有する光学部品は、以下の式に従う。 The optical component having an aspherical surface follows the following formula.
図10は、投射光学系に含まれる光学部品の非球面係数の一例を示す表である。図10には、図9で*印を付加された非球面の各光学部品、12、13、15及び24についての非球面係数がそれぞれ示されている。図例の非球面係数は上記の式(数1)に対応したものである。 FIG. 10 is a table showing an example of the aspherical coefficient of the optical component included in the projection optical system. FIG. 10 shows the aspherical coefficients for each of the aspherical optical components marked with * in FIG. 9, 12, 13, 15 and 24, respectively. The aspherical coefficient in the example corresponds to the above equation (Equation 1).
なお本実施形態において、式(数1)は、光線高さに応じた凹面反射面Mr3の形状を表す関数Z(h)に相当する。式(数1)に、図5に示す光線高さhを入力した場合の、サグ量Zが、光線高さに応じた凹面反射面Mr3の形状を表すパラメータとして用いられる。なお「サグ量」とは、面頂点を通り光軸に垂直な平面を立てたときの、その平面とレンズ面上の点の光軸方向の距離である。 In this embodiment, the equation (Equation 1) corresponds to the function Z (h) representing the shape of the concave reflecting surface Mr3 according to the height of the light beam. When the ray height h shown in FIG. 5 is input to the equation (Equation 1), the sag amount Z is used as a parameter representing the shape of the concave reflecting surface Mr3 according to the ray height. The "sag amount" is the distance between the plane and the point on the lens surface in the optical axis direction when a plane perpendicular to the optical axis is erected through the surface apex.
従って、関数Z(h)を光線高さで微分した導関数Z'(h)(=dZ/dh)は、以下の式となる。 Therefore, the derivative Z'(h) (= dZ / dh) obtained by differentiating the function Z (h) with respect to the ray height has the following equation.
上記したように、この式により、光線高さhにおける凹面反射面Mr3に接する直線の傾きが算出される。 As described above, the slope of the straight line in contact with the concave reflecting surface Mr3 at the ray height h is calculated by this equation.
曲面スクリーンSは、光軸Oに対して、偏心され、傾けられる。図10には、曲面スクリーンSの、XYZ方向における偏心成分、及びXYZの各軸回りの回転成分が記載されている。 The curved screen S is eccentric and tilted with respect to the optical axis O. FIG. 10 shows an eccentric component of the curved screen S in the XYZ direction and a rotation component around each axis of the XYZ.
図10に例示するXDE、YDE、及びZDEは、面の偏心のX方向成分(単位:mm)、Y方向成分(単位:mm)、及びZ方向成分(単位:mm)を示している。ADE、BDE、及びCDEは、面の回転のθx方向成分(X軸廻りの回転成分;単位:度)、θy方向成分(Y軸廻りの回転成分;単位:度)、及びθz方向成分(Z軸廻りの回転成分;単位:度)を示している。 The XDE, YDE, and ZDE illustrated in FIG. 10 indicate the X-direction component (unit: mm), the Y-direction component (unit: mm), and the Z-direction component (unit: mm) of the eccentricity of the surface. ADE, BDE, and CDE are the θx direction component of surface rotation (rotation component around the X axis; unit: degree), the θy direction component (rotation component around the Y axis; unit: degree), and the θz direction component (Z). The rotation component around the axis; unit: degree) is shown.
図11は、光線高さhにおけるZ(h)とZ'(h)とを示す表である。図11では、Z(h)であるサグ量を「shape」と記載している(単位:mm)。またZ'(h)である接線の傾きを、「thita」と記載している。また図11には、光線高さhの変位に応じた接線の傾きの変位量を、「Δθ」として記載している。なお光軸Oの光線高さを0、光線高さhmaxを1として、光線高さhに対して正規化を行った上で演算をしている。 FIG. 11 is a table showing Z (h) and Z'(h) at the ray height h. In FIG. 11, the sag amount of Z (h) is described as “shape” (unit: mm). Further, the slope of the tangent line which is Z'(h) is described as "thita". Further, in FIG. 11, the displacement amount of the inclination of the tangent line according to the displacement of the ray height h is shown as “Δθ”. The ray height of the optical axis O is set to 0, the ray height hmax is set to 1, and the calculation is performed after normalizing the ray height h.
図12は、光線高さhと「thita」との関係を示すグラフである。図13は、光線高さhと「Δθ」との関係を示すグラフである。光軸Oから離れた光線高さ0.9〜1.00にかけて、接線の傾きが大きく変化しているのが分かる。このことは、光線高さ0.9〜1.00にかけて、曲率が大きくなることを意味する。これにより、交差角度θ1を大きくすることが可能となる。 FIG. 12 is a graph showing the relationship between the ray height h and “thita”. FIG. 13 is a graph showing the relationship between the ray height h and “Δθ”. It can be seen that the slope of the tangent line changes significantly from the height of the light beam 0.9 to 1.00 away from the optical axis O. This means that the curvature increases from 0.9 to 1.00 the height of the light beam. This makes it possible to increase the intersection angle θ1.
図14は、本実施形態において、上記した条件式(2)〜(4)で用いられるパラメータの数値を示す表である。
|Z'(1.0・hmax)−Z'(0.9・hmax)| 11.8
|Z'ave.| 5.7
|Z'(1.0・hmax)−Z'(0.9・hmax)|/|Z'ave.| 2.07
C1の光路長 1031.11mm
C2の光路長(=Lp1=Ln) 634.76mm
C3の光路長(=Lp2=Lf) 1311.61mm
C4の光路長 1236.61mm
Lp1/Lp2 0.48
Ln/Lf 0.48
このような結果となり、条件式(2)〜(4)を満たしていることが分かる。FIG. 14 is a table showing the numerical values of the parameters used in the above conditional expressions (2) to (4) in the present embodiment.
| Z'(1.0 · hmax) -Z'(0.9 · hmax) | 11.8
| Z'ave. | 5.7
| Z'(1.0 · hmax) -Z'(0.9 · hmax) | / | Z'ave. | 2.07
Optical path length of C1 1031.11 mm
Optical path length of C2 (= Lp1 = Ln) 634.76 mm
Optical path length of C3 (= Lp2 = Lf) 1311.61 mm
Optical path length of C4 1236.61 mm
Lp1 / Lp2 0.48
Ln / Lf 0.48
As a result, it can be seen that the conditional expressions (2) to (4) are satisfied.
以上、本実施形態に係る画像表示システム100では、凹面反射面Mr3により、画像光の少なくとも一部の光線が、投射光学系15を構成する上で基準となる光軸Oに沿った方向と80度以上の角度で交差する方向へ反射される。これにより、例えば曲面スクリーンS等への画像の投射に対応することが可能となり、高品質な画像表示を実現することが可能となる。 As described above, in the
図15は、比較例として挙げる画像表示装置による曲面スクリーンへの画像の投射を説明するための模式図である。 FIG. 15 is a schematic diagram for explaining the projection of an image onto a curved screen by an image display device given as a comparative example.
画像表示装置90は、超広角対応のプロジェクタであり、画像光を曲面スクリーンに反射する凹面反射面の構成が、本実施形態に係る画像表示装置20とは異なる。具体的には、凹面反射面は、画像光に含まれる全ての光線を、投射光学系を構成する上で基準となる光軸と80度未満の角度で交差する方向に反射する。 The
このような画像表示装置90により、曲面スクリーンSへ最大のサイズで画像を投射する場合を考える。例えば図15Aに示すように、平面スクリーンS'に画像91を投射する場合と同様に、曲面スクリーンSに画像92を投射したとする。すなわち同様の画像光を、平面スクリーンS'と曲面スクリーンSとにそれぞれ投射した場合を考える。 Consider a case where an image is projected on the curved screen S with the maximum size by such an
そうすると、当然のことながら、平面スクリーンS'に表示される画像91と、曲面スクリーンSに表示される画像92とは、互いに異なる形状となる。平面スクリーンS'に表示される画像91を基準に考えると、曲面スクリーンSに表示される画像92は、非常に歪んだ画像となってしまう。 Then, as a matter of course, the
従って、曲面スクリーンSに適正に画像92を表示するためには、画像信号に対して電気的な補正処理を実行しなければならない。その補正量は、曲面スクリーンSの形状にもよるが、非常に大きいものとなることが多い。この結果、画像92の画質の低下等が発生してしまう。 Therefore, in order to properly display the
また図12Bに示すように、曲面スクリーンSの広い範囲に画像92を表示するためには、画像表示装置90を、曲面スクリーンSから離れた位置に設置しなければならない。この結果、画像92を視聴するユーザにとって、画像表示装置90の存在が目立ってしまい、コンテンツへの没入感が損なわれてしまう。またユーザの影が出てしまう領域が大きくなってしまうので、ユーザが移動可能な領域が小さくなる。この結果、優れた視聴環境を提供することが難しくなる。 Further, as shown in FIG. 12B, in order to display the
本実施形態に係る画像表示システム100では、凹面反射面Mr3により反射可能な範囲が、基準となる光軸Oに対して80度以上と、広く設計される。この結果、光学的に面スクリーンSに表示される画像の歪みを抑制することが可能となる。この結果、画像信号に対する電気的な補正量を十分に抑制することが可能となる。この結果、高い画質にて画像を表示することが可能となる。 In the
また図3に例示すように、曲面スクリーンSに近い位置から、曲面スクリーンS の広い範囲に画像を投射することが可能となるので、第1及び第2の画像表示装置20a及び20bの存在により、ユーザ3のコンテンツへの没入感を阻害することを十分に抑制することが可能となる。またユーザ3の影が出てしまう領域を小さくすることが可能であるので、ユーザ3が移動可能な領域を大きくするこができる。この結果、非常に優れた視聴環境を提供することが可能となる。 Further, as shown in FIG. 3, since it is possible to project an image over a wide range of the curved screen S from a position close to the curved screen S, the presence of the first and second
なお、比較例として挙げた画像表示装置90の凹面反射面を、本技術に係る凹面反射面に取替え、第1の光学系の全体構成を最適化することで、本技術に係る画像表示装置として、容易に実現させることも可能である。 By replacing the concave reflective surface of the
<第2の実施形態>
本技術に係る第2の実施形態の画像表示システムについて説明する。これ以降の説明では、上記の実施形態で説明した画像表示システム100、及び画像表示装置20における構成及び作用と同様な部分については、その説明を省略又は簡略化する。<Second embodiment>
The image display system of the second embodiment according to the present technology will be described. In the following description, the description of the same parts as those of the configuration and operation of the
図16〜及び図18は、本実施形態に係る投射光学系215の概略構成例を示す光路図である。なお図17及び図18では、曲面スクリーンSの構成が互いに異なっている。以下、図17に示す構成例を実施例2−1と記載、図18に示す構成例を実施例2−2と記載する場合がある。 16 to 18 are optical path diagrams showing a schematic configuration example of the projection
図16〜図18に示すように、凹面反射面Mr3により、凹面反射面Mr3に入射する画像光に含まれる少なくとも一部の光線が、基準軸である光軸Oに沿った方向と80度以上の角度で交差する方向へ反射される。 As shown in FIGS. 16 to 18, at least a part of the light rays contained in the image light incident on the concave reflecting surface Mr3 due to the concave reflecting surface Mr3 is 80 degrees or more with the direction along the optical axis O which is the reference axis. It is reflected in the direction of intersection at the angle of.
図16に示す例では、画像光に含まれる画素光C4が、光軸Oに沿った方向と80度以上の角度で交差する方向へ反射される。凹面反射面Mr3により反射された画素光C4の進行方向と、光軸Oに沿った方向との交差角度R1、128.2度となっている。またこの角度R1が、最大の交差角度となっており、条件式(1)を満たしていることが分かる。 In the example shown in FIG. 16, the pixel light C4 included in the image light is reflected in a direction that intersects the direction along the optical axis O at an angle of 80 degrees or more. The intersection angle R1 of 128.2 degrees between the traveling direction of the pixel light C4 reflected by the concave reflecting surface Mr3 and the direction along the optical axis O is set. Further, it can be seen that this angle R1 is the maximum crossing angle and satisfies the conditional expression (1).
本実施形態では、画素光C3も、光軸Oに沿った方向と80度以上の角度で交差する方向へ反射される。画素光C3の交差角度は、122.5度である。 In the present embodiment, the pixel light C3 is also reflected in a direction that intersects the direction along the optical axis O at an angle of 80 degrees or more. The crossing angle of the pixel light C3 is 122.5 degrees.
図19は、画像投影に関するパラメータの一例を示す表である。
図20は、画像表示装置のレンズデータ、及び曲面スクリーンのデータである。
図21は、投射光学系に含まれる光学部品の非球面係数の一例を示す表である。また図21には、実施例2−1の曲面スクリーン及び実施例2−2の曲面スクリーンの、XYZ方向における偏心成分、及びXYZの各軸回りの回転成分が記載されている。FIG. 19 is a table showing an example of parameters related to image projection.
FIG. 20 shows lens data of an image display device and data of a curved screen.
FIG. 21 is a table showing an example of the aspherical coefficient of the optical component included in the projection optical system. Further, FIG. 21 shows an eccentric component in the XYZ direction and a rotation component around each axis of XYZ of the curved screen of Example 2-1 and the curved screen of Example 2-2.
図22は、光線高さhにおけるZ(h)とZ'(h)とを示す表である。
図23は、光線高さhと「thita」との関係を示すグラフである。
図24は、光線高さhと「Δθ」との関係を示すグラフである。FIG. 22 is a table showing Z (h) and Z'(h) at the ray height h.
FIG. 23 is a graph showing the relationship between the ray height h and “thita”.
FIG. 24 is a graph showing the relationship between the ray height h and “Δθ”.
図25は、本実施形態において、上記した条件式(2)〜(4)で用いられるパラメータの数値を示す表である。
|Z'(1.0・hmax)−Z'(0.9・hmax)| 13.7
|Z'ave.| 7.8
|Z'(1.0・hmax)−Z'(0.9・hmax)|/|Z'ave.| 1.75
(実施例2−1)
C1の光路長 933.01mm
C2の光路長(=Lp1=Ln) 418.12mm
C3の光路長(=Lp2) 1195.5mm
C4の光路長(=Lf) 1277.93mm
Lp1/Lp2 0.35
Ln/Lf 0.33
(実施例2−2)
C1の光路長 1045.3mm
C2の光路長(=Lp1=Ln) 306.5mm
C3の光路長(=Lp2) 1319.84mm
C4の光路長(=Lf) 1329.16mm
Lp1/Lp2 0.23
Ln/Lf 0.23
このような結果となり、条件式(2)〜(4)を満たしていることが分かる。なお実施例2−1及び実施例2−2では、画素光C4の光路長がLfとなっている。FIG. 25 is a table showing the numerical values of the parameters used in the above conditional expressions (2) to (4) in the present embodiment.
| Z'(1.0 · hmax) -Z'(0.9 · hmax) | 13.7
| Z'ave. | 7.8
| Z'(1.0 · hmax) -Z'(0.9 · hmax) | / | Z'ave. | 1.75
(Example 2-1)
Optical path length of C1 933.01 mm
Optical path length of C2 (= Lp1 = Ln) 418.12 mm
Optical path length of C3 (= Lp2) 1195.5 mm
Optical path length of C4 (= Lf) 1277.93 mm
Lp1 / Lp2 0.35
Ln / Lf 0.33
(Example 2-2)
Optical path length of C1 1045.3 mm
Optical path length of C2 (= Lp1 = Ln) 306.5 mm
Optical path length of C3 (= Lp2) 1319.84 mm
Optical path length of C4 (= Lf) 1329.16 mm
Lp1 / Lp2 0.23
Ln / Lf 0.23
As a result, it can be seen that the conditional expressions (2) to (4) are satisfied. In Examples 2-1 and 2-2, the optical path length of the pixel light C4 is Lf.
本実施形態に係る構成でも、上記の実施形態と同様に、曲面スクリーンSに対応した高品質な画像表示を実現することが可能となる。 Also in the configuration according to the present embodiment, it is possible to realize a high-quality image display corresponding to the curved screen S as in the above-described embodiment.
<その他の実施形態>
本技術は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態を実現することができる。<Other Embodiments>
The present technology is not limited to the embodiments described above, and various other embodiments can be realized.
図13及び図24のグラフに示すように、第1及び第2の実施形態に係る凹面反射面Mr3では、光線高さ0.9〜1.00にかけて、曲率が大きくなっていることが分かる。このことに着目して、本技術に係る凹面反射面Mr3の1つの特徴を、以下の条件式にて規定することが可能である。
すなわち、以下の関係を満たすように、投射光学系が構成される
1<|Z'(1.0・hmax)−Z'(0.9・hmax)|/|Z'(0.7・hmax)−Z'(0.5・hmax)|<20
1<|Z'(1.0・hmax)−Z'(0.9・hmax)|/|Z'(0.5・hmax)−Z'(0.3・hmax)|<20As shown in the graphs of FIGS. 13 and 24, it can be seen that the curvature of the concave reflecting surface Mr3 according to the first and second embodiments increases from 0.9 to 1.00 the height of the light beam. Focusing on this, one feature of the concave reflecting surface Mr3 according to the present technology can be defined by the following conditional expression.
That is, the projection optical system is configured so as to satisfy the following relationship: 1 <<Z'(1.0 · hmax) −Z'(0.9 · hmax) | / | Z'(0.7 · hmax) ) -Z'(0.5 · hmax) | <20
1 <<Z'(1.0 · hmax) -Z'(0.9 · hmax) | / | Z'(0.5 · hmax) -Z'(0.3 · hmax) | <20
これらの式は、光線高さ0.9〜1.00による形状変化が、他の光線高さの範囲よりも大きいという特徴に基づいて出された条件式である。これらの条件式を用いて、本技術に係る投射光学系が構成されてもよい。 These equations are conditional equations given based on the feature that the shape change due to the ray height of 0.9 to 1.00 is larger than the range of other ray heights. The projection optical system according to the present technology may be configured by using these conditional expressions.
図26は、他の実施形態に係る投射光学系の概略構成例を示す光路図である。この投射光学系315では、第1の光学系L1と、第2の光学系L2である凹面反射面Mr3との間に、平面反射面Mr4が配置される。平面反射面Mr4により、第1の光学系L1の光路進行方向が折り曲げられる。このような構成が採用されてもよい。 FIG. 26 is an optical path diagram showing a schematic configuration example of a projection optical system according to another embodiment. In this projection
このような場合においても、折り曲げられた光軸O'を基準軸として、凹面反射面Mr3が適宜構成されればよい。すなわち凹面反射面Mr3に入射する画像光に含まれる少なくとも一部の光線が、基準軸である光軸O'に沿った方向と80度以上の角度で交差する方向へ反射されるように、凹面反射面Mr3が構成される。言い換えれば、図26に示す交差角度θ1が、80度以上となる光線が存在するように、凹面反射面Mr3が構成される。なお図26では、図示を省略した画素光C4の交差角度θ1が、80度以上となるように構成されている。 Even in such a case, the concave reflecting surface Mr3 may be appropriately configured with the bent optical axis O'as a reference axis. That is, the concave surface is such that at least a part of the light rays contained in the image light incident on the concave reflection surface Mr3 is reflected in the direction intersecting the direction along the optical axis O', which is the reference axis, at an angle of 80 degrees or more. The reflective surface Mr3 is configured. In other words, the concave reflection surface Mr3 is configured so that there is a light ray having an intersection angle θ1 shown in FIG. 26 of 80 degrees or more. In FIG. 26, the intersection angle θ1 of the pixel light C4 (not shown) is configured to be 80 degrees or more.
図27及び図28は、他の実施形態に係る画像表示システムの構成例を示す模式図である。図27に示す画像表示システム400では、ドーム形状を有する曲面スクリーンSが用いられる。なおドーム形状は、半球形状に限定されず、周囲360度にわたって上方を覆うことが可能な任意の形状が含まれる。 27 and 28 are schematic views showing a configuration example of an image display system according to another embodiment. In the
図27A〜Cに示すように、ドーム形状の曲面スクリーンSの下方に、左右方向に沿って互いに対向するように、第1及び第2の画像表示装置420a及び420が設置される。第1及び第2の画像表示装置420a及び420bは、上方に向けて第1及び第2の画像421a及び421bをそれぞれを投射可能に設置される。 As shown in FIGS. 27A to 27C, the first and second
第1及び第2の画像421a及び421bは、長辺方向(左右方向)に沿って互いに重複するように投射される。従って、曲面スクリーンSの頂点部分に、第1及び第2の画像421a及び421bが互いに重複する重複領域422が生成される。重複領域422を基準としてスティッチング処理が実行され、サイズの大きい1枚の画像が表示される。 The first and
第1及び第2の画像表示装置420a及び420bとして、上記で説明した本技術に係る画像表示装置を用いることで、ドーム形状に対応した高品質な画像表示が実現可能となり、優れた視聴環境を提供することが可能となる。 By using the image display devices according to the present technology described above as the first and second
図28に示す画像表示システム500では、ドーム形状の曲面スクリーンSの下方に、円周に沿って等間隔に第1〜第3の画像表示装置520a〜520bが配置される。第1〜第3の画像表示装置520a〜520cは、上方に向けて第1〜第3の画像521a〜521cをそれぞれを投射可能に設置される。 In the
図28Bに示すように、第1〜第3の画像521a〜521cとして、矩形状の画像を構成するための画像光が投射される。図18Bには、第1〜第3の画像521a〜521cの各々が矩形状に模式的に図示されているが、曲面スクリーンSに表示される形状は矩形状とは異なる形状となる。 As shown in FIG. 28B, as the first to
第1〜第3の画像521a及び521bは、曲面スクリーンSの頂点に対して互いに対称となる位置に、互いに重複するように投射される。そして重複領域522a〜522cにて、スティッチング処理が実行され、サイズの大きい1枚の画像が表示される。 The first to
第1〜第3の画像表示装置520a〜520cとして、上記で説明した本技術に係る画像表示装置を用いることで、ドーム形状に対応した高品質な画像表示が実現可能となり、優れた視聴環境を提供することが可能となる。このように本技術は、3台以上の画像表示装置が用いられる場合でも、適用可能である。 By using the image display devices according to the present technology described above as the first to third
スクリーンに画像光を反射する凹面反射面として、回転対称軸を有さない自由曲面が用いられてもよい。この場合、例えばレンズ系を構成する上で基準となる基準軸に、凹面反射面の光軸(例えば光学面を中央を通る軸)が合わせられる。そして画像光に含まれる少なくとも一部の光線が、基準軸に沿った方向と80度以上の角度で交差する方向へ反射されるように、凹面反射面が適宜設計される。これにより上記と同様の効果を発揮することが可能となる。 As the concave reflecting surface that reflects the image light on the screen, a free curved surface having no axis of rotational symmetry may be used. In this case, for example, the optical axis of the concave reflecting surface (for example, the axis passing through the center of the optical surface) is aligned with the reference axis that serves as a reference in forming the lens system. The concave reflecting surface is appropriately designed so that at least a part of the light rays contained in the image light is reflected in the direction intersecting the direction along the reference axis at an angle of 80 degrees or more. This makes it possible to exert the same effect as described above.
被投射物は、曲面スクリーンに限定されない。テーブルや建物等の壁等、任意の被投射物への画像の表示に、本技術は適用可能である。特に曲面形状を有する被投射物に対応した高品質な画像表示が実現可能である。 The projectile is not limited to a curved screen. This technology can be applied to display an image on an arbitrary object such as a table or a wall of a building. In particular, it is possible to realize a high-quality image display corresponding to a projectile having a curved surface shape.
各図面を参照して説明した画像表示システム、画像表示装置、投射光学系、凹面反射面、スクリーン等の各構成はあくまで一実施形態であり、本技術の趣旨を逸脱しない範囲で、任意に変形可能である。すなわち本技術を実施するための他の任意の構成やアルゴリズム等が採用されてよい。 Each configuration of the image display system, the image display device, the projection optical system, the concave reflective surface, the screen, etc. described with reference to each drawing is only one embodiment, and can be arbitrarily modified as long as the purpose of the present technology is not deviated. It is possible. That is, other arbitrary configurations, algorithms, and the like for implementing the present technology may be adopted.
本開示において、「一致」「等しい」「垂直」「矩形状」「ドーム形状」「対称」等は、「実質的に一致」「実質的に等しい」「実質的に垂直」「実質的に矩形状」「実質的にドーム形状」「実質的に対称」を含む概念とする。例えば「完全に一致」「完全に等しい」「完全に垂直」「完全に矩形状」「完全にドーム形状」「完全に対称」等を基準とした所定の範囲(例えば±10%の範囲)に含まれる状態も含まれる。 In the present disclosure, "match", "equal", "vertical", "rectangular", "dome shape", "symmetrical", etc. are "substantially coincident", "substantially equal", "substantially vertical", and "substantially rectangular". The concept includes "shape", "substantially dome shape", and "substantially symmetric". For example, within a predetermined range (for example, ± 10% range) based on "perfect match", "perfect equality", "perfect vertical", "perfect rectangular shape", "perfect dome shape", "perfect symmetry", etc. The included state is also included.
以上説明した本技術に係る特徴部分のうち、少なくとも2つの特徴部分を組み合わせることも可能である。すなわち各実施形態で説明した種々の特徴部分は、各実施形態の区別なく、任意に組み合わされてもよい。また上記で記載した種々の効果は、あくまで例示であって限定されるものではなく、また他の効果が発揮されてもよい。 It is also possible to combine at least two feature parts among the feature parts according to the present technology described above. That is, the various feature portions described in each embodiment may be arbitrarily combined without distinction between the respective embodiments. Further, the various effects described above are merely examples and are not limited, and other effects may be exhibited.
なお、本技術は以下のような構成も採ることができる。
(1)光源と、
前記光源から出射される光を変調して画像光を生成する画像生成部と、
前記生成された画像光が入射する位置に基準軸を基準として構成され、全体で正の屈折力を有するレンズ系と、
前記基準軸を基準として構成され、前記レンズ系から出射された前記画像光を被投射物に向けて反射する凹面反射面と
を有する投射光学系と
を具備し、
前記凹面反射面は、前記凹面反射面に入射する前記画像光に含まれる少なくとも一部の光線を、前記基準軸に沿った方向と80度以上の角度で交差する方向へ反射する
画像表示装置。
(2)(1)に記載の画像表示装置であって、
前記画像光は、複数の画素光を含み、
前記凹面反射面は、前記複数の画素光のうち少なくとも1つの画素光を、前記基準軸に沿った方向と80度以上の角度で交差する方向へ反射する
画像表示装置。
(3)(1)又は(2)に記載の画像表示装置であって、
前記凹面反射面により反射された前記画像光に含まれる各光線の進行方向と、前記基準軸に沿った方向とが交差する角度をθ1とし、最も角度θ1が大きくなる光線の角度θ1をθ1maxとすると、
80度≦θ1max≦160度
の関係を満たすように構成されている
画像表示装置。
(4)(1)から(3)のうちいずれか1つに記載の画像表示装置であって、
前記凹面反射面は、回転対称軸が前記基準軸と一致するように構成され、
前記基準軸からの光線高さをh、前記光線高さに応じた前記凹面反射面の形状を表す関数Z(h)を光線高さで微分した導関数をZ'(h)、前記画像光を反射する前記基準軸から最も離れた反射点に対応する光線高さをhmax、前記基準軸から光線高さhmaxまでのZ'(h)の平均値をZ'ave.とすると、
1<|Z'(1.0・hmax)−Z'(0.9・hmax)|/|Z'ave.|<20
の関係を満たすように構成されている
画像表示装置。
(5)(1)から(4)のうちいずれか1つに記載の画像表示装置であって、
前記基準軸は、前記レンズ系に含まれる前記画像生成部に最も近いレンズの光軸を延長した軸である
画像表示装置。
(6)(1)から(5)のうちいずれか1つに記載の画像表示装置であって、
前記レンズ系は、前記レンズ系に含まれる1以上の光学部品の各々の光軸が、前記基準軸に一致するように構成される
画像表示装置。
(7)(1)から(6)のうちいずれか1つに記載の画像表示装置であって、
前記凹面反射面は、前記凹面反射面の光軸が、前記基準軸に一致するように構成される
画像表示装置。
(8)(1)から(3)、及び(5)から(7)のうちいずれか1つに記載の画像表示装置であって、
前記凹面反射面は、回転対称軸を有さない自由曲面である
画像表示装置。
(9) 光源から出射される光を変調して生成された画像光を投射する投射光学系であって、
前記生成された画像光が入射する位置に基準軸を基準として構成され、全体で正の屈折力を有するレンズ系と、
前記基準軸を基準として構成され、前記レンズ系から出射された前記画像光を被投射物に向けて反射する凹面反射面と
を具備し、
前記凹面反射面は、前記凹面反射面に入射する前記画像光に含まれる少なくとも一部の光線を、前記基準軸に沿った方向と80度以上の角度で交差する方向へ反射する
投射光学系。
(10)(A)被投射物と、
(B)各々が、
光源と、
前記光源から出射される光を変調して画像光を生成する画像生成部と、
前記生成された画像光が入射する位置に基準軸を基準として構成され、全体で正の屈折力を有するレンズ系と、
前記基準軸を基準として構成され、前記レンズ系から出射された前記画像光を被投射物に向けて反射する凹面反射面と
を有する投射光学系と
を有し、
前記凹面反射面は、前記凹面反射面に入射する前記画像光に含まれる少なくとも一部の光線を、前記基準軸に沿った方向と80度以上の角度で交差する方向へ反射する
1以上の画像表示装置と
を具備する画像表示システム。
(11)(10)に記載の画像表示システムであって、
前記画像生成部は、前記画像光を出射する画像変調素子を有し、
前記画像変調素子は、各々が画素光を出射する複数の画素を有し、前記複数の画素から出射される複数の画素光を含む前記画像光を出射し、
前記画像変調素子の前記基準軸に最も近い画素から出射される画素光の前記被投射物までの光路長をLp1、前記基準軸に最も近い画素から前記画像変調素子の中央の画素を結ぶ直線上に位置し前記基準軸から最も遠い画素から出射される画素光の前記被投射物までの光路長をLp2とすると、
0.005<Lp1/Lp2<0.5
の関係を満たすように構成されている
画像表示システム。
(12)(10)又は(11)に記載の画像表示システムであって、
前記画像光に含まれる光線のうち、前記被投射物までの光路長が最も短い光線の光路長をLn、最も光路長が長い光線の光路長をLfとすると、
0.005<Ln/Lf<0.5
の関係を満たすように構成されている
画像表示システム。
(13)(10)から(12)のうちいずれか1つに記載の画像表示システムであって、
前記被投射物は、曲面スクリーンであり、
前記1以上の画像表示装置は、前記曲面スクリーンの形状に対応した位置に前記凹面反射面が配置されるようにそれぞれ設置される
画像表示システム。
(14)(10)から(13)のうちいずれか1つに記載の画像表示システムであって、
前記1以上の画像表示装置は、第1の画像を前記曲面スクリーンに投射する第1の画像表示装置と、第2の画像を前記曲面スクリーンに投射する第2の画像表示装置とを含み、
前記第1の画像表示装置及び前記第2の画像表示装置は、前記第1の画像及び前記第2の画像が互いに重複するように前記第1の画像及び前記第2の画像をそれぞれ投射する
画像表示システム。
(15)(14)に記載の画像表示システムであって、
前記第1の画像表示装置及び前記第2の画像表示装置は、前記第1の画像及び前記第2の画像が互いに重複する領域以外の領域を構成する画像光が、互いに交差しないように前記第1の画像及び前記第2の画像をそれぞれ投射する
画像表示システム。
(16)(14)又は(15)に記載の画像表示システムであって、
前記画像生成部は、矩形状の画像を構成する前記画像光を生成し、
前記第1の画像表示装置及び前記第2の画像表示装置は、前記第1の画像及び前記第2の画像の長辺方向に沿って前記第1の画像及び前記第2の画像が互いに重複するように、前記第1の画像及び前記第2の画像をそれぞれ投射する
画像表示システム。
(17)(14)又は(15)に記載の画像表示システムであって、
前記画像生成部は、矩形状の画像を構成する前記画像光を生成し、
前記第1の画像表示装置及び前記第2の画像表示装置は、前記第1の画像及び前記第2の画像の短辺方向に沿って前記第1の画像及び前記第2の画像が互いに重複するように、前記第1の画像及び前記第2の画像をそれぞれ投射する
画像表示システム。
(18)(10)から(17)のうちいずれか1つに記載の画像表示システムであって、
前記被投射物は、ドーム形状を有するスクリーンである
画像表示システム。
(19)(10)から(18)のうちいずれか1つに記載の画像表示システムであって、
前記1以上の画像表示装置は、3以上の画像表示装置を含む
画像表示システム。The present technology can also adopt the following configurations.
(1) Light source and
An image generator that modulates the light emitted from the light source to generate image light,
A lens system that is configured with reference to the reference axis at the position where the generated image light is incident and has a positive refractive power as a whole.
It is provided with a projection optical system that is configured with the reference axis as a reference and has a concave reflecting surface that reflects the image light emitted from the lens system toward an object to be projected.
The concave reflecting surface is an image display device that reflects at least a part of light rays contained in the image light incident on the concave reflecting surface in a direction that intersects a direction along the reference axis at an angle of 80 degrees or more.
(2) The image display device according to (1).
The image light includes a plurality of pixel lights and includes a plurality of pixel lights.
The concave reflecting surface is an image display device that reflects at least one pixel light out of the plurality of pixel lights in a direction that intersects a direction along the reference axis at an angle of 80 degrees or more.
(3) The image display device according to (1) or (2).
The angle at which the traveling direction of each light ray included in the image light reflected by the concave reflecting surface intersects with the direction along the reference axis is set to θ1, and the angle θ1 of the light ray having the largest angle θ1 is set to θ1max. Then,
An image display device configured to satisfy the relationship of 80 degrees ≤ θ1 max ≤ 160 degrees.
(4) The image display device according to any one of (1) to (3).
The concave reflecting surface is configured so that the axis of rotational symmetry coincides with the reference axis.
The height of the light beam from the reference axis is h, the derivative of the function Z (h) representing the shape of the concave reflecting surface according to the height of the light beam is differentiated by the height of the light ray, and the derivative is Z'(h). The ray height corresponding to the reflection point farthest from the reference axis is hmax, and the average value of Z'(h) from the reference axis to the ray height hmax is Z'ave. Then
1 <<Z'(1.0 · hmax) -Z'(0.9 · hmax) | / | Z'ave. | <20
An image display device that is configured to satisfy the relationship.
(5) The image display device according to any one of (1) to (4).
The reference axis is an image display device that extends the optical axis of the lens closest to the image generation unit included in the lens system.
(6) The image display device according to any one of (1) to (5).
The lens system is an image display device configured such that the optical axes of one or more optical components included in the lens system coincide with the reference axis.
(7) The image display device according to any one of (1) to (6).
The concave reflecting surface is an image display device configured such that the optical axis of the concave reflecting surface coincides with the reference axis.
(8) The image display device according to any one of (1) to (3) and (5) to (7).
The concave reflecting surface is an image display device having a free curved surface having no axis of rotational symmetry.
(9) A projection optical system that projects image light generated by modulating the light emitted from a light source.
A lens system that is configured with reference to the reference axis at the position where the generated image light is incident and has a positive refractive power as a whole.
It is configured with the reference axis as a reference, and includes a concave reflecting surface that reflects the image light emitted from the lens system toward the object to be projected.
The concave reflecting surface is a projection optical system that reflects at least a part of light rays contained in the image light incident on the concave reflecting surface in a direction that intersects a direction along the reference axis at an angle of 80 degrees or more.
(10) (A) Projected object and
(B) Each
Light source and
An image generator that modulates the light emitted from the light source to generate image light,
A lens system that is configured with reference to the reference axis at the position where the generated image light is incident and has a positive refractive power as a whole.
It has a projection optical system that is configured with reference to the reference axis and has a concave reflecting surface that reflects the image light emitted from the lens system toward the object to be projected.
The concave reflecting surface is one or more images that reflect at least a part of light rays contained in the image light incident on the concave reflecting surface in a direction intersecting a direction along the reference axis at an angle of 80 degrees or more. An image display system including a display device.
(11) The image display system according to (10).
The image generation unit has an image modulation element that emits the image light, and has an image modulation element.
Each of the image modulation elements has a plurality of pixels that emit pixel light, and emits the image light including the plurality of pixel lights emitted from the plurality of pixels.
The optical path length of the pixel light emitted from the pixel closest to the reference axis of the image modulation element to the object to be projected is Lp1, and the pixel closest to the reference axis is on a straight line connecting the central pixel of the image modulation element. Let Lp2 be the optical path length of the pixel light emitted from the pixel farthest from the reference axis to the object to be projected.
0.005 <Lp1 / Lp2 <0.5
An image display system that is configured to satisfy the relationship.
(12) The image display system according to (10) or (11).
Let Ln be the optical path length of the light ray having the shortest optical path length to the object to be projected, and Lf be the optical path length of the light ray having the longest optical path length among the light rays included in the image light.
0.005 <Ln / Lf <0.5
An image display system that is configured to satisfy the relationship.
(13) The image display system according to any one of (10) to (12).
The projectile is a curved screen.
Each of the one or more image display devices is an image display system in which the concave reflecting surface is arranged at a position corresponding to the shape of the curved screen.
(14) The image display system according to any one of (10) to (13).
The one or more image display devices include a first image display device that projects a first image onto the curved screen, and a second image display device that projects a second image onto the curved screen.
The first image display device and the second image display device project the first image and the second image, respectively, so that the first image and the second image overlap each other. Display system.
(15) The image display system according to (14).
The first image display device and the second image display device are such that the image lights forming a region other than the region where the first image and the second image overlap each other do not intersect with each other. An image display system that projects the first image and the second image, respectively.
(16) The image display system according to (14) or (15).
The image generation unit generates the image light that constitutes a rectangular image, and generates the image light.
In the first image display device and the second image display device, the first image and the second image overlap each other along the long side direction of the first image and the second image. As described above, an image display system that projects the first image and the second image, respectively.
(17) The image display system according to (14) or (15).
The image generation unit generates the image light that constitutes a rectangular image, and generates the image light.
In the first image display device and the second image display device, the first image and the second image overlap each other along the short side direction of the first image and the second image. As described above, an image display system that projects the first image and the second image, respectively.
(18) The image display system according to any one of (10) to (17).
The projectile is an image display system that is a screen having a dome shape.
(19) The image display system according to any one of (10) to (18).
The one or more image display devices are image display systems including three or more image display devices.
C1〜C4…画素光
L1…第1の光学系
L2…第2の光学系
Mr3…凹面反射面
1…液晶プロジェクタ
5…光源
10…照明光学系
15、215、315…投射光学系
20
20a、420a、520a…第1の画像表示装置
20b、420b、520b…第2の画像表示装置
21a、421a、521a…第1の画像
21b、421b、521b…第2の画像
22、422、522a〜c…重複領域
23a…第1の画像光
23b…第2の画像光
30、S…曲面スクリーン
100、400、500…画像表示システム
520c…第3の画像表示装置
521c…第3の画像表示装置C1 to C4 ... Pixel light L1 ... First optical system L2 ... Second optical system Mr3 ... Concave
20a, 420a, 520a ... First
Claims (19)
前記光源から出射される光を変調して画像光を生成する画像生成部と、
前記生成された画像光が入射する位置に基準軸を基準として構成され、全体で正の屈折力を有するレンズ系と、
前記基準軸を基準として構成され、前記レンズ系から出射された前記画像光を被投射物に向けて反射する凹面反射面と
を有する投射光学系と
を具備し、
前記凹面反射面は、前記凹面反射面に入射する前記画像光に含まれる少なくとも一部の光線を、前記基準軸に沿った方向と80度以上の角度で交差する方向へ反射する
画像表示装置。Light source and
An image generator that modulates the light emitted from the light source to generate image light,
A lens system that is configured with reference to the reference axis at the position where the generated image light is incident and has a positive refractive power as a whole.
It is provided with a projection optical system that is configured with the reference axis as a reference and has a concave reflecting surface that reflects the image light emitted from the lens system toward an object to be projected.
The concave reflecting surface is an image display device that reflects at least a part of light rays contained in the image light incident on the concave reflecting surface in a direction that intersects a direction along the reference axis at an angle of 80 degrees or more.
前記画像光は、複数の画素光を含み、
前記凹面反射面は、前記複数の画素光のうち少なくとも1つの画素光を、前記基準軸に沿った方向と80度以上の角度で交差する方向へ反射する
画像表示装置。The image display device according to claim 1.
The image light includes a plurality of pixel lights and includes a plurality of pixel lights.
The concave reflecting surface is an image display device that reflects at least one pixel light out of the plurality of pixel lights in a direction that intersects a direction along the reference axis at an angle of 80 degrees or more.
前記凹面反射面により反射された前記画像光に含まれる各光線の進行方向と、前記基準軸に沿った方向とが交差する角度をθ1とし、最も角度θ1が大きくなる光線の角度θ1をθ1maxとすると、
80度≦θ1max≦160度
の関係を満たすように構成されている
画像表示装置。The image display device according to claim 1.
The angle at which the traveling direction of each light ray included in the image light reflected by the concave reflecting surface intersects with the direction along the reference axis is set to θ1, and the angle θ1 of the light ray having the largest angle θ1 is set to θ1max. Then,
An image display device configured to satisfy the relationship of 80 degrees ≤ θ1 max ≤ 160 degrees.
前記凹面反射面は、回転対称軸が前記基準軸と一致するように構成され、
前記基準軸からの光線高さをh、前記光線高さに応じた前記凹面反射面の形状を表す関数Z(h)を光線高さで微分した導関数をZ'(h)、前記画像光を反射する前記基準軸から最も離れた反射点に対応する光線高さをhmax、前記基準軸から光線高さhmaxまでのZ'(h)の平均値をZ'ave.とすると、
1<|Z'(1.0・hmax)−Z'(0.9・hmax)|/|Z'ave.|<20
の関係を満たすように構成されている
画像表示装置。The image display device according to claim 1.
The concave reflecting surface is configured so that the axis of rotational symmetry coincides with the reference axis.
The height of the light beam from the reference axis is h, the derivative of the function Z (h) representing the shape of the concave reflecting surface according to the height of the light beam is differentiated by the height of the light ray, and the derivative is Z'(h). The ray height corresponding to the reflection point farthest from the reference axis is hmax, and the average value of Z'(h) from the reference axis to the ray height hmax is Z'ave. Then
1 <<Z'(1.0 · hmax) -Z'(0.9 · hmax) | / | Z'ave. | <20
An image display device that is configured to satisfy the relationship.
前記基準軸は、前記レンズ系に含まれる前記画像生成部に最も近いレンズの光軸を延長した軸である
画像表示装置。The image display device according to claim 1.
The reference axis is an image display device that extends the optical axis of the lens closest to the image generation unit included in the lens system.
前記レンズ系は、前記レンズ系に含まれる1以上の光学部品の各々の光軸が、前記基準軸に一致するように構成される
画像表示装置。The image display device according to claim 1.
The lens system is an image display device configured such that the optical axes of one or more optical components included in the lens system coincide with the reference axis.
前記凹面反射面は、前記凹面反射面の光軸が、前記基準軸に一致するように構成される
画像表示装置。The image display device according to claim 1.
The concave reflecting surface is an image display device configured such that the optical axis of the concave reflecting surface coincides with the reference axis.
前記凹面反射面は、回転対称軸を有さない自由曲面である
画像表示装置。The image display device according to claim 1.
The concave reflecting surface is an image display device having a free curved surface having no axis of rotational symmetry.
前記生成された画像光が入射する位置に基準軸を基準として構成され、全体で正の屈折力を有するレンズ系と、
前記基準軸を基準として構成され、前記レンズ系から出射された前記画像光を被投射物に向けて反射する凹面反射面と
を具備し、
前記凹面反射面は、前記凹面反射面に入射する前記画像光に含まれる少なくとも一部の光線を、前記基準軸に沿った方向と80度以上の角度で交差する方向へ反射する
投射光学系。A projection optical system that projects image light generated by modulating the light emitted from a light source.
A lens system that is configured with reference to the reference axis at the position where the generated image light is incident and has a positive refractive power as a whole.
It is configured with the reference axis as a reference, and includes a concave reflecting surface that reflects the image light emitted from the lens system toward the object to be projected.
The concave reflecting surface is a projection optical system that reflects at least a part of light rays contained in the image light incident on the concave reflecting surface in a direction that intersects a direction along the reference axis at an angle of 80 degrees or more.
(B)各々が、
光源と、
前記光源から出射される光を変調して画像光を生成する画像生成部と、
前記生成された画像光が入射する位置に基準軸を基準として構成され、全体で正の屈折力を有するレンズ系と、
前記基準軸を基準として構成され、前記レンズ系から出射された前記画像光を被投射物に向けて反射する凹面反射面と
を有する投射光学系と
を有し、
前記凹面反射面は、前記凹面反射面に入射する前記画像光に含まれる少なくとも一部の光線を、前記基準軸に沿った方向と80度以上の角度で交差する方向へ反射する
1以上の画像表示装置と
を具備する画像表示システム。(A) Projected object and
(B) Each
Light source and
An image generator that modulates the light emitted from the light source to generate image light,
A lens system that is configured with reference to the reference axis at the position where the generated image light is incident and has a positive refractive power as a whole.
It has a projection optical system that is configured with reference to the reference axis and has a concave reflecting surface that reflects the image light emitted from the lens system toward the object to be projected.
The concave reflecting surface is one or more images that reflect at least a part of light rays contained in the image light incident on the concave reflecting surface in a direction intersecting a direction along the reference axis at an angle of 80 degrees or more. An image display system including a display device.
前記画像生成部は、前記画像光を出射する画像変調素子を有し、
前記画像変調素子は、各々が画素光を出射する複数の画素を有し、前記複数の画素から出射される複数の画素光を含む前記画像光を出射し、
前記画像変調素子の前記基準軸に最も近い画素から出射される画素光の前記被投射物までの光路長をLp1、前記基準軸に最も近い画素から前記画像変調素子の中央の画素を結ぶ直線上に位置し前記基準軸から最も遠い画素から出射される画素光の前記被投射物までの光路長をLp2とすると、
0.005<Lp1/Lp2<0.5
の関係を満たすように構成されている
画像表示システム。The image display system according to claim 10.
The image generation unit has an image modulation element that emits the image light, and has an image modulation element.
Each of the image modulation elements has a plurality of pixels that emit pixel light, and emits the image light including the plurality of pixel lights emitted from the plurality of pixels.
The optical path length of the pixel light emitted from the pixel closest to the reference axis of the image modulation element to the object to be projected is Lp1, and the pixel closest to the reference axis is on a straight line connecting the central pixel of the image modulation element. Let Lp2 be the optical path length of the pixel light emitted from the pixel farthest from the reference axis to the object to be projected.
0.005 <Lp1 / Lp2 <0.5
An image display system that is configured to satisfy the relationship.
前記画像光に含まれる光線のうち、前記被投射物までの光路長が最も短い光線の光路長をLn、最も光路長が長い光線の光路長をLfとすると、
0.005<Ln/Lf<0.5
の関係を満たすように構成されている
画像表示システム。The image display system according to claim 10.
Let Ln be the optical path length of the light ray having the shortest optical path length to the object to be projected, and Lf be the optical path length of the light ray having the longest optical path length among the light rays included in the image light.
0.005 <Ln / Lf <0.5
An image display system that is configured to satisfy the relationship.
前記被投射物は、曲面スクリーンであり、
前記1以上の画像表示装置は、前記曲面スクリーンの形状に対応した位置に前記凹面反射面が配置されるようにそれぞれ設置される
画像表示システム。The image display system according to claim 10.
The projectile is a curved screen.
Each of the one or more image display devices is an image display system in which the concave reflecting surface is arranged at a position corresponding to the shape of the curved screen.
前記1以上の画像表示装置は、第1の画像を前記曲面スクリーンに投射する第1の画像表示装置と、第2の画像を前記曲面スクリーンに投射する第2の画像表示装置とを含み、
前記第1の画像表示装置及び前記第2の画像表示装置は、前記第1の画像及び前記第2の画像が互いに重複するように前記第1の画像及び前記第2の画像をそれぞれ投射する
画像表示システム。The image display system according to claim 10.
The one or more image display devices include a first image display device that projects a first image onto the curved screen, and a second image display device that projects a second image onto the curved screen.
The first image display device and the second image display device project the first image and the second image, respectively, so that the first image and the second image overlap each other. Display system.
前記第1の画像表示装置及び前記第2の画像表示装置は、前記第1の画像及び前記第2の画像が互いに重複する領域以外の領域を構成する画像光が、互いに交差しないように前記第1の画像及び前記第2の画像をそれぞれ投射する
画像表示システム。The image display system according to claim 14.
The first image display device and the second image display device are such that the image lights forming a region other than the region where the first image and the second image overlap each other do not intersect with each other. An image display system that projects the first image and the second image, respectively.
前記画像生成部は、矩形状の画像を構成する前記画像光を生成し、
前記第1の画像表示装置及び前記第2の画像表示装置は、前記第1の画像及び前記第2の画像の長辺方向に沿って前記第1の画像及び前記第2の画像が互いに重複するように、前記第1の画像及び前記第2の画像をそれぞれ投射する
画像表示システム。The image display system according to claim 14.
The image generation unit generates the image light that constitutes a rectangular image, and generates the image light.
In the first image display device and the second image display device, the first image and the second image overlap each other along the long side direction of the first image and the second image. As described above, an image display system that projects the first image and the second image, respectively.
前記画像生成部は、矩形状の画像を構成する前記画像光を生成し、
前記第1の画像表示装置及び前記第2の画像表示装置は、前記第1の画像及び前記第2の画像の短辺方向に沿って前記第1の画像及び前記第2の画像が互いに重複するように、前記第1の画像及び前記第2の画像をそれぞれ投射する
画像表示システム。The image display system according to claim 14.
The image generation unit generates the image light that constitutes a rectangular image, and generates the image light.
In the first image display device and the second image display device, the first image and the second image overlap each other along the short side direction of the first image and the second image. As described above, an image display system that projects the first image and the second image, respectively.
前記被投射物は、ドーム形状を有するスクリーンである
画像表示システム。The image display system according to claim 10.
The projectile is an image display system that is a screen having a dome shape.
前記1以上の画像表示装置は、3以上の画像表示装置を含む
画像表示システム。The image display system according to claim 10.
The one or more image display devices are image display systems including three or more image display devices.
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